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.
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| 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.
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