Un equipo de investigación dirigido por la Universidad Politécnica de Hong Kong ha desarrollado una estrategia no monótona de manipulación del estado intermedio (ISM) destinada a aumentar la eficiencia de conversión de potencia y reducir las pérdidas por recombinación no radiativa en células fotovoltaicas orgánicas (OPV).
Los científicos configuraron una novedosa técnica de regulación morfológica de células solares orgánicas utilizando 1,3,5-triclorobenceno como regulador de la cristalización. Su célula presentaba un donante y un aceptor en la capa fotoactiva. A continuación, aplicaron la estrategia ISM para manipular la morfología de la célula solar orgánica de heterounión masiva y optimizar la dinámica de cristalización y la pérdida de energía del absorbente orgánico sin fullereno.
Explicaron que su estrategia ISM, que tardó unos dos años en idearse, promueve la formación de un apilamiento molecular más ordenado y una agregación molecular favorable en comparación con los aditivos disolventes tradicionales.
Los académicos construyeron la célula con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), una capa basada en el polímero PEDOT:PSS, el absorbente orgánico y una capa hecha del polímero PFN.
La estrategia ISM resultó ser considerablemente beneficiosa para la eficiencia de conversión de potencia del dispositivo fotovoltaico orgánico, que alcanzó el 19,31%. Este resultado, según el grupo de investigación, representa un récord para las células solares orgánicas binarias.
La célula también presentaba una pérdida por recombinación no radiativa de tan sólo 0,168 eV, lo que, según los científicos, es significativamente inferior a la de sus homólogas construidas sin la estrategia ISM.
“El nuevo hallazgo convertirá la investigación sobre células solares orgánicas en un campo apasionante, que probablemente creará enormes oportunidades en aplicaciones como la electrónica portátil y la fotovoltaica integrada en edificios”, afirma Li Gang, autor principal de la investigación, que señala que los resultados son muy alentadores para la investigación sobre células solares orgánicas que se viene realizando desde hace tiempo.
El novedoso diseño de la célula se describe en el estudio “19.3% Binary Organic Solar Cell and Low Non-Radiative Recombination Enabled by Non-Monotonic Intermediate State Transition (19,3% de célula solar orgánica binaria y baja recombinación no radiativa habilitada por una transición de estado intermedio no monótono) publicado en Nature Communications.
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