Células solares orgánicas: el agua y el oxígeno las degradan

La exposición al agua y al oxígeno degradan con mayor facilidad las células solares de base orgánica  / Imagen: URJC

 

El agua y el oxígeno son los principales agentes que degradan las células solares orgánicas

Investigadores de la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) analizan el impacto de la exposición de las células solares basadas en materiales orgánicos, en lugar de silicio, a diferentes condiciones atmosféricas. Se ha constatado que estas células se degradan con mayor facilidad con el agua y el oxígeno. El descubrimiento ayudará a los científicos a desarrollar células solares con un diseño más resistente y con técnicas de bajo coste.

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URJC  /  Las células solares basadas en materiales orgánicos presentan muchas ventajas frente a las convencionales de silicio. Son más ligeras, semitrasparentes y tienen espesores reducidos. Además, se pueden fabricar en sustratos flexibles, como el Polyethylene terephthalate (PET), plástico muy utilizado en envases de botellas, y con tecnologías de bajo coste. Sin embargo, estas células se degradan con más facilidad que las células tradicionales.

En la estructura de las células expuestas a agua aparecen barreras energéticas que empeoran la respuesta de la corriente y la tensión en el punto de máxima potencia

En este estudio ha participado Belén Arredondo, investigadora del Grupo de Dispositivos Electrónicos y Fotónicos Orgánicos de la URJC, junto con investigadores del National Physical Laboratory de Inglaterra y la Technical University de Dinamarca. En este trabajo se ha analizado la degradación en diferentes atmósferas de células solares orgánicas flexibles fabricadas mediante la técnica de bajo coste ‘roll-coating’. Para ello estos dispositivos han sido caracterizados mediante la técnica de espectroscopía de impedancias con el objetivo de determinar los diferentes mecanismos que los degradan: solo agua, solo oxígeno y agua más oxígeno.

Los resultados de esta investigación han sido publicados recientemente en la revista científica Solar Energy Materials and Solar Cells. Este artículo concluye que el oxígeno y el agua degradan de manera diferente las células. “Por un lado, la absorción y difusión de oxígeno en la célula introduce defectos que disminuyen dramáticamente la corriente fotogenerada por la célula. Además, la interacción con el oxígeno aumenta la resistencia eléctrica de algunas capas de la célula”, afirma Belén Arredondo. Por otro lado, los investigadores han observado que en la estructura de las células expuestas a agua aparecen barreras energéticas que empeoran la respuesta de la corriente y la tensión en el punto de máxima potencia. En consecuencia, la eficiencia de la célula disminuye.

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Aplicaciones del estudio

Determinar los mecanismos de degradación es fundamental para diseñar un proceso de fabricación de las células solares que tenga en cuenta dichos factores y los reduzca al mínimo. “Este estudio tiene especial relevancia ya que se han usado células flexibles que podrían adaptarse en superficies con formas diferentes y fabricadas con técnicas de bajo coste”, añade la investigadora de la URJC. Este tipo de células tiene potenciales aplicaciones en dispositivos portables, pequeños y de bajo consumo como, por ejemplo, calculadoras, fundas de portátiles o móviles.

 

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