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lunes, 21 de abril de 2014

ENCONTRANDO LA MEZCLA: LA EFICIENCIA DE LA CELDA SOLAR EN UN DELICADO EQUILIBRIO.

28 de Marzo de 2014.
Por: Tracey Peake.
Traducción: Llarpo.
Una investigación de la Universidad Estatal de Carolina del Norte revela que la eficiencia de la celda solar se basa en un delicado equilibrio entre el tamaño y la pureza de las capas interiores, o ámbitos (campos). Estos hallazgos podrían conducir a mejores diseños y mejor rendimiento en las celdas solares orgánicas.
Las celdas solares basadas en polímero están destinadas a tener dos ámbitos, que consta de un aceptor de electrones y un material donador de electrones. La eficiencia de la celda solar se basa en varios factores: la facilidad con que los excitones (las partículas de energía creado por las celdas solares cuando se absorbe la luz) pueden viajar a la interfaz de los ámbitos del donante y del receptor, conservando la mayor cantidad de energía de la luz como sea posible; y, una vez que las cargas se separan de los excitones, la eficiencia con cargas separadas viajan a los electrodos del dispositivo para el almacenaje.
Interior of a solar cell.
Interior de una celda solar.
En realidad, sin embargo, estos campos no están separados y puros, y no pueden terminar siendo mucho más que dos. Los métodos de procesamiento actuales crean una estructura compleja, multi-campo, que impacta a todos los factores que intervienen en la eficiencia de la celda solar.
El físico Harald Ade y colaboradores querían saber exactamente cómo la estructura compleja de la celda solar impacta en su rendimiento. Utilizando técnicas de rayos X tenues avanzados, Ade y sus colegas de la Academia de Ciencias de China encontraron que los ámbitos se mezclan de maneras inusuales y, a veces contradictorias.
"Imagínese dos materiales en el campo de la celda solar como masa de pastel con una capa de vainilla y una capa de chocolate", dice Ade. "En un principio, la zona interfacial - donde se tocan las capas - es tan grande como el molde para pasteles. Al mezclar las capas acercando un tenedor sin embargo la masa hace remolinos, más se se toca la vainilla con el chocolate y se crea aún más el área interfacial. En una celda solar, más área interfacial sirve para aumentar el rendimiento mediante el aumento de la separación de cargas.
"Sin embargo, si continúa mezclando las capas, se obtiene una masa uniforme con menos pureza, lo que disminuye el rendimiento de la celda solar ya que los cargas se recombinan y se pierden debido a un exceso de mezcla.
"Lo que encontramos es que en los dispositivos reales, la estructura es similar a hacer remolinos con tenedores de diferente tamaño utilizando una combinación de movimientos grandes o pequeños. Esto crea dos escalas de longitud que pueden tener diferentes grados de uniformidad de masa, que conduce a interacciones complejas entre el tamaño, la pureza y el rendimiento. Nuestra tarea ahora es entender estas compensaciones y encontrar la manera de preparar celdas solares que se aprovechen de ello. "
Fuente: NC State University.