Un nuevo polímero acerca las células solares orgánicas al 20 por ciento de eficiencia a una quinta parte del coste

Investigadores de la Universidad de Zhengzhou han dado a conocer en https://link.springer.com/article/10.1007/s11426-024-2563-0 un polímero de bajo coste, el PTQ15, que impulsa las células solares orgánicas (OSC) hasta una eficacia certificada de conversión de energía del 19,96 por ciento, una cifra sin precedentes para materiales orgánicos de bajo coste. Este avance sitúa a las OSC más cerca de la viabilidad comercial, al tiempo que mantiene las cualidades de ligereza y flexibilidad que hacen atractiva esta tecnología.

Producir PTQ15 cuesta unos 35.528 dólares por kilogramo, aproximadamente una quinta parte del precio de los polímeros "estrella" establecidos PM6 y D18, que superan los 200.000 dólares por kilogramo. Este ahorro se debe a una síntesis racionalizada de tres a cuatro pasos que ofrece rendimientos superiores al 80%, lo que reduce drásticamente los gastos de material y fabricación.

Los OSC fabricados con PTQ15 y los aceptores K1/K6 establecieron la nueva eficiencia de referencia del 19,96 por ciento. Las mediciones muestran una transferencia de carga ultrarrápida en sólo 1,40 picosegundos y una pérdida de energía no radiativa mínima de 0,190 electronvoltios, cifras que reflejan una disociación eficiente de los excitones y una reducción de las pérdidas térmicas.

Los dispositivos procesados en condiciones al aire libre, con una humedad relativa del 25 por ciento, aún alcanzaron una eficiencia del 19,37 por ciento. El estudio estima un coste mínimo sostenible de 0,36 dólares por vatio, lo que sitúa a estos OSC a una distancia asombrosa de los fotovoltaicos de silicio convencionales en términos de precio por rendimiento.

Los próximos pasos se centran en superar el umbral del 20 por ciento de eficiencia perfeccionando los emparejamientos donante-aceptor y la morfología de la película. Si tiene éxito, el PTQ15 podría hacer que los OSC pasaran de ser prototipos de laboratorio a soluciones energéticas de uso general, proporcionando energía solar económica, ligera y flexible a una gama más amplia de aplicaciones.