Nuevos materiales para células solares orgánicas de gran eficiencia
La tecnología fotovoltaica solar es una de las tecnologías de energía renovable que está creciendo más rápidamente y que puede contribuir a satisfacer las crecientes demandas energéticas mundiales. Los OPV representan una tecnología transformativa con un gran potencial para su fabricación con un alto rendimiento a un coste muy reducido, mientras que gracias a los materiales no tóxicos y abundantes en la Tierra que utiliza, es respetuosa con el medio ambiente. Los OPV también se pueden beneficiar de una mayor selección de materiales funcionales, dado que es posible ajustar las propiedades de los materiales, como la movilidad de la carga, la banda prohibida, el fotovoltaje o la estabilidad intrínseca mediante un diseño y una síntesis cuidadosos. Por tanto, la selección de los materiales idóneos para optimizar la absorción de la luz y el fotovoltaje sigue presentando dificultades y se requieren urgentemente mejoras en el diseño de los materiales. Formado por una amplia colección de universidades, institutos de investigación y socios industriales, el proyecto financiado por la Unión Europea MUJULIMA (Innovative materials for multiple junction OPVs and for improved light management) se creó para abordar algunas de las dificultades a las que se enfrentan los OPV. Un aspecto clave para lograr los objetivos del proyecto era la selección de materiales fotoactivos de alto rendimiento para su aplicación en pilas de células solares multiunión basadas en el procesamiento de soluciones. El uso de polímeros conjugados donante y aceptador con una variación suficiente de las bandas ópticas prohibidas ayudó a lograr unas elevadas eficiencias en dispositivos de una, de dos y de tres uniones. Asimismo, el uso de materiales convertidores de subida y bajada permitió ofrecer mejores capacidades de gestión de la luz y un aumento en la eficiencia de la conversión energética. Además de la síntesis de nuevos materiales, para lograr unas eficiencias elevadas en la conversión energética de los OPV se requirió el desarrollo de nuevas formulaciones de tinta, la optimización de la arquitectura de la célula y el desarrollo del proceso de chorro de tinta. Los investigadores también desarrollaron pruebas de envejecimiento acelerado para identificar y solucionar los mecanismos de degradación con el objetivo de mejorar aún más la vida útil y la estabilidad de los módulos. El consorcio del proyecto demostró sus logros en tres aplicaciones: OPV pequeños para interiores para dispositivos domésticos inteligentes; paneles de tamaño mediano para mobiliario urbano; y un techo solar flexible y de gran tamaño para uso en autobuses comerciales. Dadas las importantes ventajas en cuanto al coste y la flexibilidad del procesamiento, si se puede mejorar el rendimiento de los dispositivos y resolver los problemas de estabilidad, los ahorros significativos que ofrecen los OPV lograrán que estos obtengan una mayor cuota del mercado de la energía solar.
Palabras clave
Células solares, sistemas fotovoltaicos orgánicos, gestión de la luz, banda prohibida, fotovoltaje, MUJULIMA
