Mayor sostenibilidad y eficiencia de las células solares orgánicas
Las células solares orgánicas permiten varias aplicaciones que son inviables con la utilización de células de silicio convencionales. Entre los varios desafíos que siguen dificultando un desarrollo de los módulos solares orgánicos susceptible de ser comercializado, uno tiene que ver con la utilización de técnicas y materiales respetuosos con el medio ambiente. El proyecto MATHERO (New materials for highly efficient and reliable organic solar cells), financiado con fondos europeos, abordó estos desafíos mediante el desarrollo de métodos de deposición y materiales que permitieron a los dispositivos alcanzar un nivel de 10 % ECE a escala de laboratorio. Este grado de eficiencia, así como una vida útil superior a los diez años, posibilitaría además una reducción significativa de los costes operativos. A fin de alcanzar estos resultados, el equipo del proyecto desarrolló polímeros donantes de alta eficiencia, tintas y disolventes ecológicos y sintetizó materiales con una química ecológica escalable. En un principio, el equipo investigador sintetizó copolímeros benzotiofenos-quinoxalinos mediante la utilización de una técnica tradicional de polimerización de acoplamiento cruzado STILLE. El rendimiento en un polímero a escala de laboratorio fue superior al 8 % para las células solares orgánicas de fullereno, mientras que con la síntesis de arilación directa (una vía química escalable y ecológica) los polímeros llegaron a un 6 % de ECE. El equipo investigador desarrolló tintas ecológicas mediante la utilización de disolventes no halogenados y no tóxicos, lo que permitió a las células con ECE superar el 10 %. El trabajo para ampliar la vida útil de las células solares dio como resultado un proceso de encapsulación monolítico disruptivo. El equipo elaboró nuevos materiales y procesos que no necesitaban los adhesivos o las técnicas de vacío de elevado consumo energético que normalmente se emplean para las películas de barrera gaseosa de alta calidad. La encapsulación monolítica con procesamiento de soluciones es compatible con la deposición superficial en módulos solares orgánicos. El consorcio MATHERO también demostró la rentabilidad de los módulos de células solares orgánicas (CSO) e incluyó en módulos solares flexibles sus desarrollos, incluidos los polímeros fotoactivos producidos mediante síntesis ecológica escalable, producción sostenible con disolventes ecológicos, intercapas económicas y encapsulación monolítica disruptiva. Estos resultados posibilitan una reducción considerable de los costes materiales, los cuales son el factor principal en el proceso de fabricación a gran escala de las CSO. Otros trabajos incluyeron el análisis de las necesidades tecnológicas, el mercado y la viabilidad económica de la metodología propuesta. En este sentido, el equipo elaboró un plan de difusión que favorece un tiempo de comercialización rápido, identificó seis resultados aprovechables y generó una plan para su utilización. Los resultados del proyecto MATHERO permiten un abaratamiento de los costes de fabricación de células solares ecológicas, eficientes y duraderas.
Palabras clave
Células solares, fotovoltaica orgánica, eficiencia de conversión energética, MATHERO, química escalable, respetuoso con el medio ambiente
