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Transparent and flexible conductive polymers to boost the photovoltaic industry in Europe

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OHMIO, un rayo de esperanza para los dispositivos electrónicos flexibles

Un material polimérico conductor recién desarrollado hace que las celdas fotovoltaicas de nueva generación sean más ligeras, delgadas y flexibles. El proyecto financiado con fondos europeos OHMIO también las ha hecho más eficientes desde el punto de vista energético y más económicas en cuanto a su producción.

Cambio climático y medio ambiente

Los conductores transparentes de gran superficie (películas finas de material ópticamente transparente y conductor de electricidad) son componentes importantes en una serie de aplicaciones, como las celdas fotovoltaicas de capa fina, las pantallas de cristal líquido tradicionales y los diodos orgánicos emisores de luz. Gracias a la financiación de fondos europeos para el proyecto OHMIO, los investigadores trabajaron en un nuevo material polimérico conductor flexible y sostenible con alta transparencia que puede utilizarse para conseguir que las celdas fotovoltaicas orgánicas sean más baratas y eficientes en comparación con otros dispositivos electrónicos. El trabajo lo realizó la pyme Intenanomat S.L. fundada en 2010 por el Instituto Universitario de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Valencia. El nuevo producto de la empresa, Ohmidot™, es un material polimérico transparente y muy flexible que conduce la electricidad de manera eficiente y supera los problemas relacionados con otros materiales ya existentes en el mercado. Obstáculos a la comercialización de las celdas fotovoltaicas de perovskita Las celdas fotovoltaicas de perovskita han mejorado significativamente la eficiencia de la conversión energética desde su llegada. Sin embargo, se debe seguir mejorando la optimización de los materiales transportadores de huecos; su incorporación a las celdas fotovoltaicas de perovskita es fundamental para la mejora del rendimiento y la estabilidad operativa de los dispositivos. «Tales materiales desempeñan una función fundamental, ya que mejoran selectivamente la eficiencia del transporte de huecos, bloquean la transferencia de los electrones al ánodo y evitan la degradación de la interfaz metal-perovskita», explica Pedro Rodríguez Cantó, responsable de investigación y desarrollo de Intenanomat. Las capas transportadoras de huecos típicas incluyen una mezcla de polímeros de dos ionómeros denominada PEDOT:PSS. Debido a su combinación única de una excelente conductividad, transparencia, ductilidad y facilidad de procesamiento, se ha convertido en un material de referencia en la fotovoltaica de capa fina. El inconveniente es que las formulaciones comerciales de PEDOT:PSS pueden ser muy ácidas, de modo que la humedad puede aumentar significativamente la tasa de corrosión de las capas adyacentes en el dispositivo, de forma que limita la vida útil de las celdas fotovoltaicas de perovskita y hace que su trayectoria hasta la fase comercial sea mucho más difícil. Superación de limitaciones Los investigadores del proyecto lograron superar estas limitaciones, lo que debería ser motivo de alegría, ya que la industria de las celdas fotovoltaicas de perovskitas ha recibido el impulso que tanto necesitaba. «La tecnología de OHMIO es una innovación revolucionaria con fuertes repercusiones en los costes de fabricación, la vida útil y el rendimiento de los dispositivos electrónicos flexibles de última generación», señala Rodríguez Cantó. Ohmid™ está formulado en líquido con aditivos selectivos y disolventes ecológicos. La fórmula elimina el uso de agua, ya que esto degradaría las capas adyacentes, reduciría la vida útil del dispositivo y causaría una mala formación de la película. Esto también permite a los fabricantes recubrir e imprimir polímeros conductores transparentes en diferentes tipos de sustratos de manera más eficiente utilizando tecnologías comunes de recubrimiento e impresión. Además, la fórmula no contiene ácidos u otros elementos que provoquen problemas de corrosión. Ámbitos de aplicación Ohmidot™ puede formularse para adaptarse a cualquier arquitectura de celda fotovoltaica de perovskita. Su capacidad de mejora de la eficiencia de las celdas fotovoltaicas está relacionada con su alta transparencia con respecto al infrarrojo visible, pero especialmente con respecto al infrarrojo cercano, que es un 30 % superior en comparación con el del material estándar de la industria PEDOT:PSS. Rodríguez Cantó explica lo siguiente: «Ohmidot™ reduce significativamente los costes de producción de las celdas fotovoltaicas, ya que los sustratos ya no necesitan la activación de la superficie antes de ser recubiertos. Además, está formulado en una solución con aditivos y disolventes seleccionados y es adecuado para la mayoría de las técnicas comunes de recubrimiento e impresión. Es más, el espesor de la película puede ajustarse hasta 10 nm, lo que supone un ahorro de hasta un 200 % en materias primas». Aparte de su uso como material transportador de huecos en la fotovoltaica, la nueva tecnología patentada de OHMIO abre un fascinante abanico de aplicaciones. En particular, se puede utilizar para fabricar electrodos transparentes o recubrimientos antiestáticos, mejorar las capas de inyección de huecos en pantallas de diodos orgánicos emisores de luz e iluminación, y servir como tintas en la electrónica impresa. Otras aplicaciones incluyen su uso en ventanas, películas fotográficas, materiales de condensadores de polímero y sensores de gas.

Palabras clave

OHMIO, transparente, celda fotovoltaica de perovskita, orgánico, flexible, Ohmidot, PEDOT:PSS, transporte de huecos, Intenanomat, polímero conductor

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