Una innovadora célula solar orgánica con un 100% de eficacia en la captación de carga podría revolucionar la tecnología solar

En un descubrimiento pionero, un equipo de investigación de la Universidad de Cambridge ha descubierto que una molécula semiconductora orgánica especial puede generar electricidad mediante un mecanismo que antes se creía exclusivo de los materiales inorgánicos. El trabajo -publicado en la revista Nature Materials- podría tener un enorme impacto en el futuro de la energía solar y la electrónica al permitir el desarrollo de células solares de un solo material.

La investigación -una colaboración entre el equipo de física del profesor Sir Richard Friend y el equipo de química del profesor Hugo Bronstein- se centró en una molécula orgánica llamada P3TTM. El equipo conjunto descubrió que cuando las moléculas de P3TTM se empaquetaban estrechamente, las interacciones únicas entre los electrones no apareados permitían la conversión de un fotón en una carga eléctrica utilizable.

En la mayoría de los materiales orgánicos, los electrones están emparejados y no interactúan con sus vecinos. Pero en nuestro sistema, cuando las moléculas se empaquetan, la interacción entre los electrones no apareados de los sitios vecinos les anima a alinearse alternativamente arriba y abajo... Al absorber la luz, uno de estos electrones salta sobre su vecino más cercano, creando cargas positivas y negativas que pueden extraerse para dar una fotocorriente. - Biwen Li, investigador principal del Laboratorio Cavendish.

Esto representa un cambio importante con respecto a las células solares convencionales, que requieren una interfaz entre dos materiales -un donante y un aceptor de electrones- para generar electricidad, una configuración que limita la eficacia global de las células.

El material dio la talla en las pruebas de laboratorio, mostrando un rendimiento cuántico para la generación de carga de hasta el 40% en una configuración. En otra configuración que utilizaba una célula solar simple hecha de una película pura del material, los investigadores midieron una eficacia de recogida de carga casi perfecta cercana al 100%. Sin embargo, el equipo no informó sobre la eficacia global de conversión de energía de las configuraciones.

Este avance podría fomentar el desarrollo de células solares compactas, altamente eficientes y de bajo coste que utilicen un solo material en lugar de dos. Si se integra con éxito, esta tecnología podría alimentar la próxima generación de dispositivos electrónicos autocargables.