Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una nueva estrategia para fabricar células solares de plástico más eficientes. El trabajo tiene implicaciones para desarrollar células solares con un rango de absorción más amplio y una mayor eficiencia.
Como las células solares de plástico ahora rivalizan con las células solares basadas en silicio en eficiencia de conversión de energía, los investigadores quieren aumentar el rango de energías fotónicas que absorben las células solares de plástico. Células solares ternarias, en las que tres materiales se mezclan como una capa de captación de luz, ofrecen una solución potencial. Sin embargo, si bien las células solares ternarias se han fabricado durante años, la mayoría de los dispositivos no han podido alcanzar los niveles deseados de rendimiento, principalmente debido a una mezcla desfavorable.
Masoud Ghasemi, un estudiante graduado en física en NC State y autor principal de un artículo que describe la investigación, trabajó con un equipo de otros físicos del estado de NC dirigido por Harald Ade y químicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, dirigido por WeiDebe identificar una forma de resolver el problema de producción.
El equipo propuso una herramienta calorimétrica para estudiar la morfología de un sistema ternario con dos polímeros donadores compatibles con la absorción y un aceptor de fullereno. Cuando se fabrica por el método tradicional, que consiste en mezclar los tres materiales y luego depositarlos en un sustrato- el sistema dio un bajo rendimiento del dispositivo
"Utilizando técnicas termodinámicas, pudimos encontrar que esta mezcla en particular estaba experimentando 'aleación', en la cual los polímeros donantes tienden a agruparse y alejar el fullereno", dice Ghasemi. "Esto explica por qué tantos producidos convencionalmentelas células ternarias pueden tener baja eficiencia "
El equipo decidió resolver el problema de la aleación mezclando cada polímero por separado con el fullereno, en lugar de mezclar los tres materiales a la vez. Crearon dos mezclas distintas que se colocaron en capas sobre el sustrato, creando células solares ternarias secuencialmente fundidas SeCaT, que no cayó presa de la aleación.
"Las células solares SeCaT evitan que los polímeros se mezclen debido a su estructura en capas", dice Ghasemi. "Este novedoso diseño permite la fabricación de células solares de plástico con una sensibilidad óptica más amplia utilizando pasos de procesamiento económicos y escalables y con restricciones de selección de materiales reducidas. Con suerteEste nuevo método puede ser particularmente útil para aplicaciones de invernadero hacia la agricultura de energía cero, ya que los materiales utilizados para demostrar nuestro método tienen propiedades ópticas compatibles con estas aplicaciones ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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