Las células solares de plástico son ligeras, fáciles de instalar y se producen fácilmente con una impresora. Sin embargo, los procesos que tienen lugar a escala molecular durante la producción de células solares orgánicas aún no están del todo claros. Investigadores de la Universidad Técnica de MunichTUM ahora han logrado observar estos procesos en tiempo real. Sus hallazgos, que se publican en la revista especializada Materiales de energía avanzada , podría ayudar a mejorar la eficiencia de las células solares orgánicas.
Los módulos solares que se pueden ver en los techos de muchas casas consisten principalmente en silicio semiconductor. Son pesados y, en consecuencia, costosos de asegurar en los techos. Además, no se mezclan muy bien con su entorno.
Las células solares orgánicas, que consisten en moléculas orgánicas como bolsas de plástico o película adhesiva, son una alternativa a estas células solares convencionales. Las células solares orgánicas son solubles y, por lo tanto, pueden producirse con una impresora. Dado que son muy delgadas y livianas,La instalación de este dispositivo de conversión de luz delgada en una variedad de ubicaciones diferentes es factible, además, el color y la forma de las células solares también se pueden ajustar. Sin embargo, una de las desventajas actuales es: la eficiencia de la energía fotovoltaica orgánica aún no ha alcanzadode células solares de silicio.
Procesos a nivel nano
Uno de los parámetros clave para recolectar más energía de las células solares flexibles es la disposición de los componentes moleculares del material. Esto es importante para la conversión de energía porque, como en el caso de la célula solar "clásica", los electrones libresdebe producirse. Para hacer esto, las células solares orgánicas necesitan dos tipos de material, uno que done electrones y otro que los acepte. La interfaz entre estos materiales debe ser lo más grande posible para convertir la luz en electricidad. Hasta ahora,no se sabía exactamente cómo se alinean las moléculas entre sí durante el proceso de impresión y cómo crecen los cristales que forman durante el proceso de secado. Al igual que los pigmentos en la tinta de la impresora, las moléculas están inicialmente contenidas en una solución.
"Para poder controlar la disposición de los componentes, necesitamos entender lo que sucede a nivel molecular durante el proceso de secado", explica la Dra. Eva M. Herzig de la Escuela de Ingeniería de Munich MSE en TUMResolver estructuras tan pequeñas dentro de una película de secado con una resolución de tiempo adecuada presenta un desafío experimental.
las radiografías dan una idea del proceso
En colaboración con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en los EE. UU., Stephan Pröller, candidato a doctorado en MSE, utilizó rayos X para hacer visibles las moléculas y sus procesos durante la impresión de una película de plástico. Identificó diferentes fases que se desarrollan duranteEl secado de la película.
Inicialmente, el solvente se evapora mientras los otros materiales permanecen en solución. Esto lleva a un aumento en la concentración de las moléculas plásticas en la película húmeda hasta que el donador de electrones comienza a cristalizar. Al mismo tiempo, el receptor de electrones comienza a formar agregados. AEl proceso de cristalización rápida sigue, empujando los agregados del aceptor de electrones más cerca. En esta etapa se define la distancia entre las interfaces de los dos materiales, que está estrechamente relacionada con la eficiencia. Para mejorar sistemáticamente las células solares, este paso en el proceso de impresiónnecesita ser controlado
En la última etapa se están llevando a cabo procesos de optimización dentro de los materiales individuales, como la optimización del empaque de los cristales.
"La velocidad de producción también juega un papel importante", explica Pröller. Aunque este patrón se conserva con procesos de secado más rápidos, los agregados y cristales formados por los materiales influyen en el resto de la formación de la estructura para que la formación de la estructura más lenta tenga un efecto más positivoimpacto en la eficiencia final.
A los investigadores ahora les gustaría utilizar sus conocimientos sobre los procesos para obtener un control específico sobre la disposición de los materiales utilizando otros parámetros. Estos resultados podrían transferirse a la producción industrial y ayudar a optimizarlo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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