La mecánica cuántica allana el camino para células solares orgánicas más estables: ScienceDaily

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La mecánica cuántica se puede utilizar para crear células solares orgánicas más estables y de producción más fácil. Estos son los resultados de una nueva investigación de la Universidad de Gotemburgo.

Las células solares orgánicas tienen muchas ventajas sobre las células solares tradicionales basadas en silicio. Pueden fabricarse a bajo costo a gran escala utilizando máquinas de impresión y son livianos, maleables y flexibles. El problema es que las células solares orgánicas de hoy en día no son tan estables y eficaces como las células solares basadas en silicio. En un nuevo estudio, un equipo de investigación ha abordado este problema y ha encontrado una forma que puede conducir a una tecnología de células solares más asequible.

“Existen excelentes oportunidades para utilizar eficiencias cuánticas para modificar diferentes características químicas y materiales. En este estudio presentamos un método que nos permite incrementar la difusión de energía en materiales orgánicos. Esto nos permite crear células solares orgánicas con una estructura más simple, «», dice Karl Börjesson, profesor de química física en la Universidad de Gotemburgo y autor principal del estudio.

Básicamente, se trata de asegurarse de que la energía de las células solares se transfiera al lugar correcto. Las células solares orgánicas contienen dos materiales, y la energía absorbida por el sol debe difundirse, para viajar, en la interfaz entre los materiales. Pero la difusión es un proceso ineficaz ya que la energía viaja lentamente y corre el riesgo de perderse en forma de calor antes de llegar a esta interfaz. La solución fue fusionar los dos materiales en células solares para reducir la distancia y así la energía llega a la interfaz más rápidamente. Desafortunadamente, esto también conduce a que las células solares estén fuera de equilibrio termodinámico, lo que hace que el diseño sea menos duradero de lo que podría ser.

Los investigadores muestran que el nuevo método permite que la energía se transfiera a una distancia más larga, lo que significa que se puede evitar una mezcla complicada de materiales en las células solares. La clave del método son los efectos cuánticos, en los que la luz y el material se combinan en estados híbridos de luz y materia.

«Cuando acoplamos fuertemente la luz y la materia, la energía se distribuye por todo el sistema. Si el sistema, como en este caso, está compuesto por varios materiales, la energía se puede canalizar a la interfaz. El estudio muestra que la energía viaja más rápido a interfaces cuando los materiales están fuertemente acoplados. Esto significa que los materiales de las células solares no tienen que estar físicamente mezclados, ya que se mezclan a nivel cuántico. Esto también conduce al sistema en equilibrio termodinámico «, dice Karl Börjesson.

Según Börjesson, el descubrimiento puede afectar la forma en que se producen las células solares orgánicas, ya que es posible aumentar su vida útil, mientras que las células solares se pueden fabricar con una estructura de capas simple. También tenga en cuenta que la investigación es realmente una consecuencia de un concepto que ya se encuentra en la naturaleza.

«La naturaleza utiliza un fuerte acoplamiento entre moléculas para transferir eficazmente la energía solar a la fotosíntesis. En principio, hemos demostrado que el mismo concepto básico se puede aplicar a las células solares orgánicas».

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Gotemburgo. Original escrito por Ulrika Ernström. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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