Investigadores del Centro Riken de Ciencia de la Materia Emergente de Japón han fabricado una célula solar fotovoltaica orgánica (OPV) impermeable y flexible que puede utilizarse en electrónica portátil.
La célula del equipo consiste en el crecimiento in situ de una capa transportadora de huecos para reforzar la adherencia de la interfaz entre la capa activa y el ánodo. La capa anódica, en este caso un electrodo de plata, se depositó directamente sobre las capas activas y luego se sometió a un proceso de recocido térmico, exponiendo la película al aire a 85 grados centígrados durante 24 horas. De este modo se consiguió una mejor adherencia entre las capas que la que suele darse en las películas fotovoltaicas, mejorando así la impermeabilidad. Sixing Xiong, primer autor del trabajo, afirmó que con este método el equipo pudo crear una película de tres micrómetros de grosor.
Los investigadores registraron una eficiencia del 14,3% bajo la luz de un sol para su célula, lo que, según su artículo de investigación, “supera a los sistemas fotovoltaicos orgánicos impermeables existentes”.
A continuación, el equipo probó su célula sumergiéndola completamente en agua durante cuatro horas y comprobó que seguía manteniendo el 89% de su rendimiento inicial. Al someter la película a un estiramiento del 30% 300 veces bajo el agua, conservó el 96% de su rendimiento. A continuación, la célula se sometió a un ciclo de lavado en lavadora y sobrevivió, lo que, según el trabajo de investigación, es algo de lo que nunca se había informado antes para una capa de encapsulación tan fina.
“La degradación de la eficiencia se limitó a sólo un 10% incluso después de someter los dispositivos a dos ciclos de lavado en lavadora, cada uno de 66 minutos de duración”, afirman los científicos. “Estos fotovoltaicos orgánicos ofrecen una notable capacidad de estiramiento y propiedades impermeables incluso con una estructura tan fina, lo que los hace muy adecuados para la electrónica vestible”.
Kenjiro Fukuda, uno de los autores correspondientes del artículo, afirma que el equipo ha creado un método que puede utilizarse de forma más general. “De cara al futuro, tenemos previsto seguir desarrollando nuestras células solares orgánicas ultrafinas mediante la mejora de la estabilidad de los dispositivos en otros aspectos, como la exposición al aire, la luz intensa y el estrés mecánico, de modo que puedan utilizarse en dispositivos portátiles realmente prácticos”, afirma.
Los resultados completos están disponibles en el estudio “Waterproof and ultraflexible organic photovoltaics with improved interface adhesion” (Fotovoltaica orgánica impermeable y ultraflexible con adhesión de interfaz mejorada), publicado en Nature Communications.
En 2022, otro grupo de investigación de Riken desarrolló polímeros termorretráctiles que pueden utilizarse para laminar dispositivos fotovoltaicos orgánicos en superficies curvas.
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