Un ajuste molecular ha mejorado el rendimiento de las células solares orgánicas, acercándonos a sistemas fotovoltaicos más baratos, eficientes y más fáciles de fabricar. El nuevo enfoque de diseño, dirigido a la columna vertebral molecular de la capa de generación de energía de la célula, fue desarrollado por científicos de la Universidad de KyotoInstitute for Integrated Cell-Material Sciences iCeMS y publicado en la revista Ciencia química .
Se espera que la energía fotovoltaica orgánica se convierta en la próxima generación de células solares, ya que usan componentes más baratos, y son más livianos, flexibles y fáciles de fabricar en comparación con las células solares inorgánicas actualmente utilizadas.
"Existe una creciente preocupación por el uso de combustibles fósiles y sus impactos ambientales", dice Hiroshi Imahori, ingeniero molecular de iCeMS que dirigió el trabajo con su colega Tomokazu Umeyama. "Necesitamos trabajar duro para mejorar los sistemas de energía sostenible".
La capa de generación de energía en la energía fotovoltaica orgánica contiene moléculas que donan o aceptan electrones. Esta capa delgada absorbe la luz, excitando las moléculas, que generan cargas que forman una corriente eléctrica. Pero para que la luz se convierta eficientementea la electricidad, el componente que acepta electrones necesita mantenerse excitado.
Un tipo de célula orgánica es muy buena para absorber un amplio espectro de luz, pero no permanece entusiasmado por mucho tiempo. Para tratar de abordar esto, Imahori, Umeyama y sus colegas en Japón se enfocaron en la columna vertebral molecular del electrón de la célula.componente aceptante. Específicamente, reemplazaron un anillo central con una molécula llamada tienoazacoronene, creando una nueva molécula llamada TACIC.
Al igual que su predecesor, TACIC absorbió un amplio espectro de luz visible e infrarroja cercana. Significativamente, mantuvo su estado excitado 50 veces más, convirtiendo más del 70% de las partículas de luz en corriente. El diseño logró esto estabilizando la vibracióny rotación que normalmente ocurre cuando se absorbe la luz, ahorrando energía cinética y facilitando la interacción intermolecular.
La célula sigue teniendo una eficiencia de conversión de energía de poco menos del 10%, que es comparable a otras células solares orgánicas que se están investigando. El equipo cree que las modificaciones en las cadenas laterales y la estructura central de la molécula de tienoazacoroneno podrían mejorar aún más la eficiencia de las células orgánicasfotovoltaica.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kyoto . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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