Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), el Imperial College de Londres y la Universidad Queen Mary de Londres han demostrado cómo diferentes disposiciones de moléculas en células solares orgánicas pueden mejorar la absorción de luz solar.
Las células solares orgánicas utilizan pequeñas moléculas o polímeros orgánicos para absorber y transformar la luz solar en electricidad. Las moléculas se pueden producir sintéticamente a gran escala, generando células ligeras, flexibles y económicas, lo que las hace potencialmente mejores que las células solares tradicionales de silicio.
Cuando la luz incide sobre una célula solar orgánica, obliga a las moléculas a transferir electrones, lo que genera una corriente eléctrica. La eficiencia del proceso depende de la disposición de las moléculas y de lo bien que interactúan. Sin embargo, las células solares orgánicas siguen siendo mucho menos eficientes que las células solares de silicio. Por ello, la comunidad científica persigue comprender y mejorar las configuraciones moleculares en las células solares orgánicas, permitiendo hacerlas más eficientes y competitivas comercialmente.
El estudio, publicado en la revista científica Nature Chemistry, describe un nuevo método que mejora la comprensión de estas disposiciones de moléculas en células solares orgánicas. El objetivo de la investigación era estudiar los procesos que afectan al proceso inicial de separación de carga. Pero los modelos desarrollados muestran una nueva estrategia de diseño que podría dar como resultado una conversión de energía más eficiente.
Paneles solares orgánicos de próxima generación
El equipo de investigadores ha ideado una nueva forma de construir interfaces de modelos de células, lo que permitirá estudiar las estructuras moleculares en detalle para determinar qué estructuras son más eficientes. Para ello, diseñaron una estrategia sintética para diseñar y controlar las interfaces de los modelos. Luego utilizaron estas interfaces para estudiar y modelar la eficiencia de la transferencia molecular en diferentes disposiciones de la célula.
Los expertos señalan que resultó clave simular la dinámica molecular de los materiales y luego usarlas como ‘instantáneas’ que fueron incluidas posteriormente en las simulaciones de mecánica cuántica. Así, en base a sus cálculos, los investigadores obtuvieron información sobre desde dónde y hacia dónde se mueve la función de onda cuántica-mecánica del electrón.
Además, la investigación profundiza en el funcionamiento interno de las moléculas que captan luz mediante el análisis de los colores de la luz que emiten. Para ello, observaron cambios de color distintivos entre moléculas que estaban dispuestas en diferentes configuraciones. Esto indicó a los expertos que la disposición de las moléculas es muy importante para determinar la eficiencia con la que separan las cargas eléctricas, lo que es crucial para el rendimiento de las células solares.
De esta manera, los expertos han demostrado que ciertas disposiciones de estas moléculas mejoran el proceso de conversión de energía en células solares orgánicas, lo que podría allanar el camino para el desarrollo de paneles solares orgánicos de próxima generación de mayor eficiencia, según indican los expertos.