Investigadores del grupo DELFO-URJC de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid han colaborado con miembros de la Universidad del Sur de Dinamarca en un trabajo para para reducir las pérdidas de eficiencia en células solares.
Los autores del estudio explican que la reciente aparición de una nueva clase de moléculas orgánicas, los llamados aceptores no fullerénicos, ha disparado la eficiencia de conversión de potencia de las células solares orgánicas. Sin embargo, “se produce una rápida degradación bajo iluminación, sobre todo cuando en estos dispositivos se utilizan capas fotocatalíticas de óxido metálico para el transporte de electrones”, añaden.
Para evitarlos, los investigadores introdujeron una capa de vitamina C (ácido ascórbico) en las células solares orgánicas como fotoestabilizador y estudiaron sistemáticamente su efecto en dispositivos PBDB-T:IT-4F invertidos. “La presencia de vitamina C como capa antioxidante entre la capa de transporte de electrones de ZnO y la capa fotoactiva suprimió fuertemente el efecto fotocatalítico del ZnO que induce la fotodegradación de NFA”, dicen los investigadores.
Para estudiar la evolución de la eficiencia se fabricaron dos tipos de dispositivos, unos con vitamina C y otros sin esta sustancia (dispositivos de referencia), y se hizo una comparativa sobre su estabilidad. “Después de 95 h de funcionamiento los dispositivos con vitamina C disminuyeron su eficiencia a un 62 % de su valor inicial, mientras que los dispositivos de referencia, sin vitamina C, lo hicieron hasta un 36%”, añaden los investigadores.
“La absorción UV-visible, la espectroscopia de impedancia y las mediciones de voltaje y corriente dependientes de la luz revelan que la vitamina C reduce el fotoblanqueo de las moléculas de NFA y suprime la recombinación de cargas”, concluyeron en “Vitamin C for Photo-Stable Non-fullerene-acceptor-Based Organic Solar Cells”, publicado en ACS Applied Materials & Interfaces, tras demostrar que la incorporación de esta sustancia aumenta la vida útil de las células fotovoltaicos.
“La caracterización electrónica de los dispositivos en condiciones de iluminación ha confirmado que la vitamina C actúa como antioxidante, eliminando los radicales que se forman en la descomposición de la capa activa”, explica Beatriz Romero, coautora del estudio e investigadora del grupo DELFO.
Como continuación de este trabajo se plantea estudiar si el uso de ácido ascórbico en otro tipo de materiales, tanto orgánicos como híbridos con perovskitas (familia de materiales que comparten una misma estructura cristalina), puede mejorar la estabilidad de estos dispositivos.
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