Células solares orgánicas avanzadas
Los dispositivos solares de primera generación que convirtieron la energía solar en electricidad se basaron en materiales de silicio cristalinos. La segunda generación se basa en tecnologías de películas finas. Las células solares de películas finas (TFSC) se producen por depósito de una película fina de material semiconductor inorgánico muy fotosensible como el telurio de cadmio (CdTe), silicio amorfo (a-Si) o cobre indio galio y seleniuro (CIS/CIGS) sobre un sustrato. No obstante, los altos costes de los materiales y de la fabricación en ambos sistemas semiconductores limitan su comercialización a gran escala. La tercera generación, todavía en el laboratorio, utiliza nuevos materiales, conceptos de dispositivo y métodos de fabricación para tecnología de TFSC para reducir aún más los costes y lograr eficiencias mayores. Las células solares basadas en polímeros (orgánicos) y los sistemas híbridos (polímeros orgánicos y nanopartículas inorgánicas) prometen reducir costes pues son adecuadas para los métodos de fabricación modernos como el procesado continuo (R2R). Un consorcio europeo trabaja en el desarrollo de algunos polímeros conjugados que se utilizan como sistemas donantes y aceptores en células solares orgánicas de tercera generación a través del proyecto financiado por la Unión Europea LARGECELLS (Large-area organic and hybrid solar cells). La optimización a nivel de laboratorio duplicó la eficiencia de conversión de energía (PCE) de un único dispositivo de unión del donante/aceptor hasta un 7,4 %, alcanzándose un 4 % de PCE en un dispositivo de impresión continua. Las células solares de fulereno (nanocarbono)/ polímero en tándem y de tres uniones presentaron una PCE de 8,9 % y 9,6 %, respectivamente. Además, los científicos sustituyeron el costoso ITO con una rejilla metálica transparente o con redes de grafito sin efecto adverso sobre la transmisión o la conductividad. Al aumentar la escala de las tecnologías R2R, el equipo de trabajo investigó algunas técnicas posibles, como el estampado serigráfico y la inyección de tinta. Se prestó especial atención a la integridad y función de la capa activa, pero también al electrodo reverso de plata, que desempeña una función crítica en el rendimiento. Las células FV orgánicas son sensibles al oxígeno y al agua, por lo que se investigaron diferentes tecnologías de laminación para aumentar su durabilidad. Se instalaron configuraciones para las pruebas de estabilidad a fin de analizar las condiciones operativas normales (en el exterior) y el envejecimiento acelerado interior. Se han realizado importantes esfuerzos para difundir esta tecnología de punta en medios públicos y en la comunidad científica. Gracias al uso de nuevos materiales para obtener TSFC orgánicas e híbridas escalables para procesado R2R, LARGECELLS podría aumentar de forma importante la eficiencia y, a la vez, abaratar los costes. Esto puede hacer de la energía solar limpia una alternativa realmente viable a la electricidad actual obtenida con combustibles fósiles.
Palabras clave
Células solares orgánicas, fotovoltaico, células solares de película fina, células solares híbridas, tecnología R2R
