Realizan avances en flexibilidad fotovoltaica orgánica - World Energy Trade

Realizan avances en flexibilidad fotovoltaica orgánica

Un acercamiento a los OPV flexibles creados por el equipo de investigación de Rice. Imagen tomada de PV Magazine

Un acercamiento a los OPV flexibles creados por el equipo de investigación de Rice. Imagen tomada de PV Magazine

Investigación, Desarrollo e Innovación
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Investigadores de la Rice University en Houston, Texas, han presentado nuevos descubrimientos en el campo de la energía fotovoltaica orgánica (OPV)

Las innovaciones en esta tecnología, recientemente publicadas en la revista académica 'Química de materiales', se relacionan con los avances en el modo actual de las células OPV, 'Bulk Heterojunction'.

La investigación de vanguardia, revelada por Rafael Verduzco y su equipo de investigación, se centró en aumentar la estabilidad mecánica de las células OPV mediante la incorporación de una red elástica interna, elevando el soporte estructural, haciendo que las células sean más flexibles y, por lo tanto, mejorando su resistencia al desgaste normal. Escenarios de lágrimas de tecnologías comerciales.

Las células solares de polímero orgánico, en comparación con las de silicio más extendidas, son más livianas, económicas y fáciles de eliminar, pero las principales desventajas incluyen menores tasas de conversión y un alto potencial de rotura.

Los módulos OPV 'Heterojunction a granel', que son frágiles y propensos a las grietas en la capa activa de dichas celdas, lo que lleva a problemas de eficiencia y fallos comunes de rendimiento a lo largo del tiempo, han sufrido en su comercialización.

Aunque las tasas de conversión de energía comparativamente con bajo rendimiento han sido un factor clave en el retraso de la innovación de OPV hasta el momento, con tasas que alcanzan alrededor del 15%, los problemas de durabilidad de esta tecnología emergente a menudo se vieron empañados por los ojos de los investigadores "profundos en la lente de la eficiencia" .

Respecto a sus hallazgos, el profesor Verduzco comentó: “El campo ha estado obsesionado con el gráfico de eficiencia durante mucho tiempo. Ha habido un aumento en la eficiencia de estos dispositivos, pero las propiedades mecánicas también son realmente importantes, y esa parte ha sido descuidada. Si estiras o doblas cosas, obtienes grietas en la capa activa y el dispositivo falla ".

El equipo de Rice abordó estas ineficiencias estructurales creando reacciones químicas en los polímeros orgánicos utilizando reacciones de tiol-eno prominentes, que se entrecruzan entre sí, formando una estructura mucho más compleja: una "OPV estabilizada por red".

Al alejarse de los enfoques actuales para abordar la fragilidad de las células OPV, incorporando potenciadores de soporte externos, el ingenio de Verduzco fue mejorar la estructura utilizando procesos de ingeniería bioquímica comunes, reduciendo en gran medida los costos potenciales de producción de OPV más duraderas.

Figura 1. Mejoras estructurales hechas a las células a través de reacciones bioquímicas basadas en tiol-eno.

Sin embargo, existen compensaciones entre las tasas de conversión, es decir, la eficiencia de las células solares y la durabilidad de las OPV, una característica central de la investigación es encontrar el punto de equilibrio entre estos factores.

Si una celda es demasiado flexible, al tener una red extra densa, la corriente eléctrica que se está conduciendo podría caer hasta un punto en el que la OPV se volvería más o menos obsoleta en su capacidad de rendimiento.

En la comercialización de una nueva tecnología, vital en la innovación de un producto, la sostenibilidad a largo plazo debe medirse en función de su producción productiva. Por lo tanto, la tecnología se probó utilizando "mediciones de tensión de inicio en la fisuración" junto con pruebas de eficiencia de OPV para encontrar el porcentaje óptimo de tiol-eno para incluir en las reacciones.

En un comunicado de prensa del Laboratorio Nacional Brookhaven alineado con el Departamento de Energía de EE. UU., Socio de la investigación, Verduzco agregó: “En algún momento, no es práctico. Incluso después de que confirmamos que se estaba formando la red, necesitábamos determinar cuánto tiol-eno necesitábamos para suprimir la fractura y el máximo que podríamos poner sin hacer que careciera de valor como dispositivo electrónico ... Descubrimos que no hay pérdidas en nuestra fotocorriente hasta alrededor del 20 por ciento ... Ese parece ser el punto dulce ".

Se propone la aplicación de la investigación para simplificar el proceso de estabilización de OPV, reduciendo así los costos de producción y contribuyendo a la ampliación de esta tecnología.