El blog de las Energías Renovables

Tipos de células fotovoltaicas orgánicas

31 - 07 - 2009

· Categoría Otros |

En este artículo pretendemos dar una pequeña introducción a los diferentes tipos de  células fotovoltaicas orgánicas que existen. Antes de eso recalcar que a la hora de fabricar células solares orgánicas se utiliza una estructura llamada de tipo sándwich, el la cual el material semiconductor está colocado entre dos materiales conductores, uno transparente (normalmente hecho de óxidos de estaño dopado) y otro opaco (normalmente de materiales como aluminio, plata, oro, etc.).

Las principales clases de células fotovoltaicas orgánicas son las siguientes:

• Dye sensitized solar cells (DSC),  denominadas también como células de Grätzel. Este tipo células utilizan productos aditivos o pigmentos (dyes) que absorben gran cantidad de luz y transfieren rápidamente el electrón a un óxido nanoestructurado como puede ser TiO2 (óxido de titanio IV o dióxido de titanio).  Para hacer este proceso reversible y seguir absorbiendo luz, debe ser extraído el hueco que permanece en el dye. Esta tarea es realizada por un agente redox ó electrolito líquido consiguiendo así eficiencias cercanas al 11 % que son actualmente las cotas más altas que se han alcanzado.

• Células multicapa. Compuestas por sucesivas capas de diferentes materiales semiconductores secuencialmente depositadas con el propósito de maximizar la intensidad del campo óptico en las zonas donde se fotogeneran las cargas; optimizando así tanto la absorción, como la disociación de los excitones (cuasipartícula o excitación elemental de los sólidos formada por un electrón y un hueco ligados a través de la interacción coulombiana). Con este método se han conseguido eficiencias de 5′7%.

• Células con múltiples heterouniones orgánicas internas. Dos materiales poliméricos inmiscibles entre sí, con diferentes afinidades electrónicas y potenciales de ionización, se mezclan en la misma disolución y a partir de ella, por evaporación del disolvente, se forma una fina película con dominios de ambos materiales a escala nanométrica para así optimizar tanto el proceso de disociación de excitones, como el transporte de carga hasta los electrodos. Las eficiencias más altas publicadas sobrepasan ya el 3%.

• Células híbridas organo-inorgánicas: Estas células funcionan de una forma muy similar a las descritas en el apartado anterior. El papel de aceptar los electrones y transportarlos hasta su respectivo electrodo le corresponde en este caso a materiales inorgánicos con una gran banda prohibída (bandgap - diferencia de energía entre la parte superior de la banda de valencia y la parte inferior de la banda de conducción) como TiO2 ó ZnO. Nanoestructurar estos materiales en forma de nanoporos o nanocables sobre el sustrato es crucial para garantizar un transporte efectivo de carga. Posteriormente el polímero se deposita desde la disolución sobre esta nanoestructura. Las mejores eficiencias obtenidas mediante esta técnica se sitúan actualmente entorno al 1.5 %.

Bueno, quizás sea demasiado tecnológico, pero realmente la tecnología utilizada para conseguirlas lo es. Básicamente, una vez que dichas tecnologías se asienten se resumirá en la capacidad de cada una de ellas en ser producidas en serie y el coste de cada uno de dichos procesos. Pero sin duda son un nuevo campo frente a las hasta ahora células derivadas del silicio, el cual cada día es más caro y escaso.

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