Las células solares orgánicas (OSC), alternativas prometedoras a las células solares inorgánicas tradicionales, tienen muchas características que las convierten en actores clave en un futuro más ecológico.Una de estas características es la química sintonizable, que permite a los científicos ajustar o modificar con precisión las propiedades de los sistemas químicos para lograr los resultados deseados.Ahora, investigadores de Japón los han ajustado para aumentar la eficiencia de conversión de energía.

en un estudiopublicadorecientemente enAngewandte Chemie Edición Internacional,Investigadores de la Universidad de Osaka han informado sobre un nuevo semiconductor orgánico que ofrece una mejor eficiencia de conversión de energía que el estándar aceptado.

Los OSC son ligeros y flexibles y pueden producirse a gran escala por un coste relativamente bajo.Por lo tanto, son muy prometedores para aplicaciones como la agrivoltaica, donde se utilizan grandes extensiones de tierra para cultivar y convertir simultáneamente la energía del sol en electricidad.

Generalmente, los OSC contienen dos semiconductores orgánicos, uno para transportarportadores de cargaconocidos como electrones (el aceptor) y uno para transportar a los otros portadores conocidos como huecos (el donante).Una corriente fluye en un semiconductor cuando los excitones (una combinación de un electrón y un hueco positivo) se dividen en estos portadores, dando pares electrón-hueco.Los excitones están estrechamente unidos, pero la luz solar con suficiente energía puede hacer que se disocian y generen una corriente.

"Reducir la cantidad de energía necesaria para romper unaexcitónâel excitónenergía de unión"Hace que sea más fácil convertir la luz en la corriente deseada", explica el autor principal del estudio, Seihou Jinnai. "Por eso nos centramos en los factores que contribuyen a la energía de enlace, uno de los cuales es la distancia entre el electrón y elagujero.Si esto aumenta, entonces la energía de enlace debería disminuir".

Los investigadores diseñaron una molécula con unidades laterales que tenían el efecto de separar las partes de la molécula que alojan al electrón y al hueco.La molécula sintetizada se usó como aceptor en un OSC de heterounión masiva junto con un material donante, y el sistema mostró un aumentoeficiencia de conversión de energíacomparado con el estándar aceptado.La molécula también se probó como componente único de un OSC y mostró una mejor conversión de luz en corriente.

"La molécula que diseñamos muestra que la naturaleza de las unidades secundarias en las moléculas aceptoras es clave para el comportamiento del excitón y, como resultado, su eficiencia", dice el autor principal Yutaka Ie."Este resultado proporciona una demostración importante de lo que se puede lograr ajustando la química para aplicaciones de OSC".

Los hallazgos indican el potencial del diseño racional de semiconductores orgánicos y se espera que conduzcan a nuevos dispositivos, incluidos OSC de alto rendimiento y OSC transparentes con longitud de onda selectiva.También se espera que las mejoras generales en el rendimiento mejoren el potencial de los OSC en aplicaciones fotovoltaicas a gran escala, lo que naturalmente conducirá a alternativas de energía verde.