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Mejora de la eficiencia de las células solares para reducir el coste energético total

Un equipo de científicos financiado por la Unión Europea desarrolló nuevos materiales de polímeros orgánicos para células solares que prometen aumentar significativamente la eficiencia de la conversión energética. La superación de la barrera de la eficiencia podría poner la energía solar al alcance de todos a un coste reducido.
Mejora de la eficiencia de las células solares para reducir el coste energético total
El Sol es una fuente renovable de energía virtualmente renovable al 100 % que puede ser aprovechada por las células fotovoltaicas (FV) o células solares para producir electricidad. En las últimas décadas, la tecnología relevante ha avanzado enormemente y la investigación actual se centra en la forma de aumentar la eficiencia de la conversión energética disminuyendo los costes al mismo tiempo. La mayoría de los trabajos se centran en el desarrollo de materiales innovadores con propiedades optoelectrónicas ajustables.

Mientras que las células solares de polímeros han atraído amplia atención en los últimos años, la prometedora clase de materiales basados en la anilina se ha dejado de lado. El monómero de anilina puede ser oxidado para producir multitud de polímeros distintos con base de anilina y con microestructuras y nanoestructuras muy interesantes. El proyecto «Self-organising liquid-crystalline oligoanilines for photovoltaic applications» (SOLICOAPS), financiado por la UE, aplicó técnicas de síntesis de nuevo desarrollo a nuevos semiconductores orgánicos autoorganizados con base de anilina.

Los cristales líquidos tienen propiedades ópticas únicas y su autoorganización en estados ordenados entre el líquido y el cristal abre la puerta a diversas aplicaciones. Los semiconductores cristalinos líquidos (CL) autoorganizados pueden producir arquitecturas apiladas y alineadas que aumentan la movilidad de los portadores de carga y son de gran interés para la comunidad dedicada a la fotovoltaica.

Los científicos se centraron en los compuestos de CL de tetra-anilina (TANI). Los científicos diseñaron y sintetizaron nuevos compuestos TANI y los mezclaron con los materiales fotoactivos (receptores de electrones) PC60BM e IC60BA. Se obtuvo, mediante la caracterización de materiales, el primer CL TANI en un estado semioxidado (emeraldina base [EB]) con nuevas propiedades químicas y electroquímicas. Además, la extinción de la fotoluminiscencia (una indicación de la velocidad de la transferencia de carga) de los receptores de electrones del C60 causada por derivados de compuestos TANI EB convierte a estos en compuestos prometedores para aplicaciones FV.

SOLICOAPS proporcionó una nueva vía para el diseño de compuestos CL TANI consistente en una nueva clase de donadores de electrones para los bien conocidos receptores de electrones del C60. La transferencia de carga de alta eficiencia debería conducir al desarrollo de una tecnología fotovoltaica rentable y con gran aceptación en el mercado. Esto reducirá la dependencia de los combustibles fósiles y, por tanto, el impacto ambiental asociado.

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