Los investigadores revelan moléculas que podrían turboalimentar las células solares orgánicas
por Riko Seibo
Tsinghua, Japón (SPX) 28 de febrero de 2024
En un estudio innovador publicado en Nano Research el 6 de febrero, un equipo de investigadores ha desvelado una molécula revolucionaria, 3PNIN, diseñada como una hélice, que promete mejorar significativamente la eficiencia de las células solares orgánicas (OSC). Este avance podría marcar un cambio fundamental en el sector de las energías renovables, particularmente en el desarrollo y aplicación de OSC.
Las OSC han sido celebradas por su producción liviana, flexible y potencialmente rentable en comparación con las células solares tradicionales basadas en silicio. A pesar de sus ventajas, los OSC se han enfrentado a desafíos, especialmente en el ámbito de los materiales de interfaz catódica (CIM). Los CIM son cruciales para la transferencia de carga eficiente entre el cátodo y la capa activa en los OSC, lo que influye directamente en la eficiencia de conversión de energía (PCE) de las celdas. Hasta ahora, la evolución de las CIM se ha retrasado, lo que obstaculiza todo el potencial de los avances de las OSC.
El estudio se centra en la introducción de dos isómeros con forma de hélice, 3PNIN y 3ONIN, que comparten la misma fórmula molecular pero difieren en la disposición de sus grupos terminales. Esta variación estructural permite distintas interacciones intermoleculares, lo que afecta significativamente la funcionalidad de los CIM y, en consecuencia, el rendimiento fotovoltaico de los OSC.
El profesor Minghua Huang, autor principal del estudio, destacó la importancia de las OSC en el panorama contemporáneo de las energías renovables. Según Huang, "los OSC han ascendido a la prominencia, caracterizándose por su arquitectura etérea, semitransparencia, producción rentable y ensamblaje impreso escalable, presagiando una nueva era en el impulso de tecnologías portátiles flexibles". La llegada de 3PNIN y 3ONIN representa un importante avance para abordar los desafíos de eficiencia de larga data de los OSC.
Las pruebas revelaron que los dos compuestos ejercen efectos profundamente diferentes sobre la funcionalidad de los CIM debido a sus configuraciones. 3PNIN, con su estructura molecular más plana, permite que sus grupos terminales queden más planos en comparación con 3ONIN, lo que mejora la movilidad y la conductividad de los electrones. Esta ventaja estructural da como resultado que los dispositivos OSC tratados con 3PNIN alcancen un PCE del 17.73 %, superando el 16.82 % logrado con los dispositivos tratados con 3ONIN.
Las implicaciones de esta investigación se extienden más allá de las mejoras inmediatas en la eficiencia de OSC. 3PNIN no sólo promete crear dispositivos térmicamente estables, sino que también abre la puerta a mayores mejoras en la tecnología OSC, aumentando potencialmente la accesibilidad y la eficiencia de las fuentes de energía renovables. Estos avances podrían tener un impacto significativo en el panorama más amplio de la energía renovable y la electrónica orgánica.
El esfuerzo de colaboración detrás de esta investigación involucró a Hao Liu, Jilei Jiang, Shuixing Dai, Xianbiao Hou y Minghua Huang de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Oceánica de China; Liangmin Yu del Estudio Abierto para la Corrosión y Protección Marinas en el Laboratorio Nacional Piloto de Ciencia y Tecnología Marinas; Xu Zhang y Ke Gao del Centro Científico para la Creación de Materiales y Conversión de Energía del Instituto de Ciencias Fronterizas e Interdisciplinarias de la Universidad de Shandong; y Heqing Jiang del Laboratorio Clave de Qingdao de Material de Membrana Funcional y Tecnología de Membrana de la Academia de Ciencias de China.
Este estudio no solo proporciona un camino prometedor para mejorar la eficiencia de las OSC, sino que también subraya el papel fundamental de la estructura molecular en el avance de las tecnologías de energía renovable.
Informe de investigación:Isómeros de NI en forma de hélice de material interfacial catódico para células solares orgánicas eficientes
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La Universidad de Tsinghua
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- Fuente: https://www.solardaily.com/reports/Researchers_unveil_molecules_that_could_turbocharge_organic_solar_cells_999.html
