Investigadores de la Universidad Abdullah Gül de Turquía han desarrollado una forma de concha semiesférica para la estructura de células fotovoltaicas orgánicas (OPV, por sus siglas en inglés).
Llevaron a cabo un análisis de elementos finitos tridimensional para evaluar cómo interactúa la luz con las estructuras y materiales de la célula semiesférica y descubrieron que el diseño de célula propuesto puede desbloquear el potencial en absorción de luz y cobertura angular.
El grupo de investigación explicó que estas mejoras pueden atribuirse a un mejor acoplamiento y guiado de la luz a través de la capa activa, posible gracias a la forma de concha semiesférica del dispositivo. Añadió que la cobertura angular ampliada sería especialmente ventajosa para aplicaciones que requieren una captura flexible de la luz, como la electrónica portátil.
“Gracias a la mejora de las características de absorción y omnidireccionalidad, las capas activas con forma de concha semiesférica propuestas resultarán beneficiosas en diversas áreas de aplicación de las células solares orgánicas, como los dispositivos biomédicos, las ventanas de generación de energía y los invernaderos, el Internet de las cosas, etc.”, afirma Dooyoung Hah, autor principal de la investigación.
El análisis demostró que, cuando se somete a luz polarizada transversalmente (TE), la estructura semiesférica proporciona un 66% más de absorción de luz que los dispositivos de estructura plana. En el caso de la luz polarizada magnéticamente de forma transversal, se observó una mejora del 36%.
En comparación con los diseños de concha semicilíndrica, la estructura de concha semiesférica registró un aumento del 13% en la absorción de la luz para la polarización TE y una mejora del 21% para la polarización TM. La estructura semiesférica también ofrecía una cobertura angular ampliada, que abarcaba hasta 81 grados para la polarización TE y 82 grados para la polarización TM.
Los científicos presentaron sus hallazgos y el diseño de la célula en el artículo “Hemispherical-shell-shaped organic photovoltaic cells for absorption enhancement and improved angular coverage” (Células fotovoltaicas orgánicas en forma de concha semiesférica para mejorar la absorción y la cobertura angular), publicado recientemente en el SPIE Journal of Photonics for Energy (JPE).
Las células fotovoltaicas orgánicas son una alternativa a las de silicio. Aunque han sido alabadas por su flexibilidad y rentabilidad, actualmente siguen siendo menos eficientes que las células convencionales de silicio cristalino.
En enero, investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea declararon que sus nuevas células fotovoltaicas orgánicas, adecuadas para la electrónica portátil, tienen una eficiencia de conversión del 19%. Ese mismo mes, los especialistas franceses en fotovoltaica orgánica Dracula Technologies desvelaron el uso de sus células orgánicas en un nuevo dispositivo de almacenamiento flexible.
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