Las células solares orgánicas están hechas de materiales baratos y abundantes, pero su eficiencia y estabilidad aún están por detrás de las de las células solares basadas en silicio. Un equipo de científicos chino-alemanes ha encontrado una manera de mejorar la conductividad eléctrica de las células solares orgánicas,lo que aumenta su rendimiento. El dopaje de la capa intermedia de óxido metálico, que conectaba el electrodo y la capa activa, con un tinte orgánico modificado aumentó la eficiencia y la estabilidad, según el estudio publicado en la revista. Angewandte Chemie revelado
Las células solares orgánicas convierten la luz en corriente eléctrica. El corazón de las células es la capa orgánica activa hecha de moléculas orgánicas especialmente diseñadas. Aquí, los electrones y los agujeros, los homólogos positivos de los electrones, son generados por la luz y viajan a los electrodos.para formar la corriente eléctrica. Un problema recurrente en el diseño de células solares orgánicas es la correspondencia de los tipos de materiales. Los electrodos están hechos de materiales inorgánicos, pero la capa activa es orgánica. Para unir los dos materiales, se introducen capas intermedias de óxido de metal en muchostipos de células orgánicas. Pero en la mayoría de los diseños, las conductividades resultantes no son óptimas.
Frank Würthner en la Universidad de Würzburg, Alemania, y Zengqi Xie en la Universidad Tecnológica del Sur de China SCUT, Guangzhou, China, investigaron la idea de hacer una capa intermedia de óxido de zinc un poco más orgánica y fotoconductora para reducir la resistencia de contacto cuandoirradiado con luz solar. Los científicos prepararon un colorante orgánico de tal manera que formara complejos estables con los iones de zinc presentes en la capa de óxido de zinc. Bajo la luz solar, este colorante modificado llamado hidroxi-PBI inyectaría electrones en la capa intermedia de óxido de zinc,lo que aumentaría su conductividad.
Luego, los científicos ensamblaron la célula solar orgánica, que consistía en un electrodo de vidrio de óxido de indio y estaño ITO, la capa de óxido de zinc dopado con el colorante hidroxi-PBI, la capa activa hecha de un polímero como donante de electrones y un orgánicomolécula como aceptor, otra capa intermedia de óxido de metal y un electrodo de aluminio como electrodo positivo. Esta arquitectura, que se llama una celda de heterounión a granel invertida, es la de una célula solar orgánica de última generación, que alcanza un máximo15 por ciento de eficiencia de conversión de energía.
El dopaje entre capas fue beneficioso de varias maneras. Dependiendo del tinte, los científicos verificaron el rendimiento de varios tintes con estructuras ligeramente diferentes, se lograron eficiencias de conversión de casi el 16 por ciento. Y también apareció la capa intermedia de óxido de zinc dopado con tintepara ser más estable que uno sin el dopaje. Los autores dijeron que era importante que el colorante PBI se modificara a su forma hidroxi-PBI, lo que dio lugar a complejos estrechos con los iones de zinc. Solo entonces podría una estructura híbrida inorgánica-orgánicaevolucionar para formar un buen contacto con los materiales activos.
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Materiales proporcionado por Wiley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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