Un equipo de investigación de la Universidad Nacional de Singapur ha desarrollado una novedosa célula solar en tándem de perovskita orgánica, certificada para alcanzar una eficiencia de conversión de energía (EPC) del 26.4 % en un área activa de 1 cm², lo que establece un nuevo récord mundial para este tipo de dispositivos. Los hallazgos se publicaron en el último número de Nature.

El equipo enfatizó que la celda tándem recientemente desarrollada combina ultradelgazamiento y flexibilidad, lo que permite una futura integración directa en equipos impulsados ​​por IA, como drones, textiles inteligentes y dispositivos portátiles para proporcionar energía limpia.

Innovación revolucionaria: Absorbedor orgánico de banda estrecha

En el centro de este avance se encuentra el innovador absorbedor orgánico de banda estrecha del equipo. Funcionando como una "trampa de fotones" de precisión, captura eficientemente fotones en la región del infrarrojo cercano (NIR), superando con éxito un obstáculo técnico de larga data en el desarrollo de células solares en tándem de película delgada.

Si bien los intervalos de banda ajustables de la perovskita y los materiales semiconductores orgánicos ofrecen potencial para superar los límites teóricos de eficiencia, la baja absorción NIR ha obstaculizado persistentemente el progreso.

Diseño molecular innovador

Para abordar este desafío, el equipo diseñó un aceptor orgánico asimétrico. Esta estructura no solo extiende el rango de absorción de luz a regiones del infrarrojo cercano profundo, sino que también mantiene suficiente fuerza impulsora de separación de carga, a la vez que permite una alineación molecular altamente ordenada. Mediante espectroscopía ultrarrápida y análisis de la física del dispositivo, el equipo confirmó que este diseño logra una recolección de carga eficiente con mínima pérdida de energía.

Integración y rendimiento del dispositivo

En la práctica, los investigadores combinaron esta subcelda orgánica de alto rendimiento con una celda superior de perovskita, integrándolas mediante una capa intermedia de óxido conductor transparente. Los resultados clave incluyen:

● 27.5 % PCE para un microdispositivo de 0.05 cm²

● 26.7 % PCE para un dispositivo estándar de 1 cm²

● Eficiencia certificada independientemente del 26.4 % para la celda de 1 cm²

Este logro no solo rompe el récord del tándem perovskita-orgánico sino que también supera al de las células perovskita-CIGS de unión simple y de perovskita del mismo tamaño.