Los científicos de TU Dresden y la Universidad Hasselt en Bélgica investigaron las causas físicas que limitan la eficiencia de las nuevas células solares basadas en materiales moleculares orgánicos. Actualmente, el voltaje de tales células sigue siendo demasiado bajo, una razón de su eficiencia relativamente bajaEn su estudio, al investigar las vibraciones de las moléculas en las películas delgadas, los científicos pudieron demostrar que efectos cuánticos muy fundamentales, llamados vibraciones de punto cero, pueden hacer una contribución significativa a las pérdidas de voltaje.publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
En su estudio, al investigar las vibraciones de las moléculas en las películas delgadas, los científicos pudieron demostrar que los efectos cuánticos muy fundamentales, llamados vibraciones de punto cero, pueden hacer una contribución significativa a las pérdidas de voltaje. El estudio ahorapublicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Las células solares son un punto de cristalización de grandes esperanzas para la transformación necesaria de la producción mundial de energía. La energía fotovoltaica orgánica OPV, que se basa en materiales orgánicos, es decir, materiales a base de carbono, podría ser ideal para convertirse en un pilar importante en elcombinación energética de las "energías renovables" porque tienen un mejor balance ecológico en comparación con los módulos convencionales basados en silicio y solo se requiere una pequeña cantidad de material para producir las películas delgadas. Sin embargo, es necesario un mayor aumento de la eficiencia.en varios valores característicos, como el voltaje de circuito abierto, cuyos valores demasiado bajos son actualmente una razón principal de eficiencias aún bastante moderadas de OPV.
El estudio investigó las razones físicas de esto, incluidas las vibraciones de las moléculas en las películas delgadas. Se demostró que las llamadas vibraciones de punto cero, un efecto de la física cuántica que caracteriza el movimiento a temperatura absoluta cero,puede tener una influencia significativa en las pérdidas de voltaje. Se demostró una relación directa entre las propiedades moleculares y las propiedades de los dispositivos macroscópicos. Los resultados proporcionan información importante para el desarrollo y la mejora de nuevos materiales orgánicos.
El borde de baja energía de los espectros de absorción óptica es crucial para el rendimiento de las células solares, pero en el caso de las células solares orgánicas con muchos factores de influencia aún no se comprende bien. En el presente estudio, el origen microscópico de las bandas de absorción enSe investigaron los sistemas de mezcla molecular y su papel en las células solares orgánicas. La atención se centró en la dependencia de la temperatura de las características de absorción, que se investigó teóricamente teniendo en cuenta las vibraciones moleculares. Las simulaciones coincidieron muy bien con los espectros de absorción medidos experimentalmente que conducen a uncantidad de hallazgos importantes.
Los autores descubrieron que las vibraciones de punto cero, mediadas por la interacción electrón-fonón, causan un ancho de banda de absorción considerable. Esto conduce a la remisión de una parte de la energía que no se utiliza y, por lo tanto, reduce el voltaje de circuito abierto. Estas pérdidas de voltajeahora se puede predecir a partir de parámetros moleculares electrónicos y vibrónicos. Lo que es inusual es que este efecto es fuerte incluso a temperatura ambiente y puede reducir significativamente la eficiencia de la célula solar orgánica. Se pueden aplicar estrategias para reducir estas pérdidas de voltaje inducidas por vibracióndiscutido por los autores para un mayor número de sistemas y diferentes geometrías de heterounión.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Technische Universität Dresden . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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