El aditivo introducido en la solución para preparar la capa fotoactiva mejora el flujo de Marangoni, compensando así el flujo capilar causado por los cambios en la energía superficial del sustrato debido a la humedad relativa y suprimiendo las variaciones del flujo neto inducidas por la humedad. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (Kist)
A medida que crece la demanda global de energía renovable, las células solares continúan llamando la atención como una fuente clave de energía limpia. Entre ellas, las células solares procesadas por la solución ofrecen ventajas como bajo costo y escalabilidad, ya que pueden fabricarse simplemente recubriendo y secando materiales similares a la tinta en grandes superficies.
Sin embargo, el proceso ha sido tradicionalmente sensible a la humedad ambiental, especialmente durante los veranos húmedos, que resulta en un rendimiento inestable y altos costos de fabricación debido a la necesidad de mantener condiciones de baja humedad.
Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), dirigido por el Dr. Hae Jung Son del Centro de Investigación Photovoltaics Advanced, ha desarrollado una nueva tecnología de recubrimiento basada en aditivos dieléctricos que permite que se fabriquen los fotovoltaicos orgánicos (OPV) de alto rendimiento, independientemente de los cambios de humedad estacional.
Los hallazgos del equipo fueron publicado En el diario Joule.
Los investigadores introdujeron Carvone (CV), un aditivo dieléctrico de bajo costo, en la solución de capa fotoactiva. El CV forma un complejo no covalente con el material aceptador orgánico (L8-BO), mejorando la cristalización y estabilizando el flujo interno durante el proceso de recubrimiento de la cuchilla, un paso clave en la fabricación de células solares. Esta modificación permite la formación de películas fotoactivas uniformes incluso bajo la humedad relativa ambiente que varía del 10% al 70%.
Al utilizar D18 y PM6 como materiales donantes, y N3 y L8-BO como materiales aceptantes junto con el aditivo, se fabricó un módulo fotovoltaico orgánico (OPV) con un área activa de 20.33 cm2, y mostró una eficiencia de conversión de energía (PCE) de 16.27%, que es el PCE más alto informado para módulos OPV con áreas activas superiores a 20 cm2. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (Kist)
Cuando se aplicó a la fabricación de células solares, el proceso basado en CV dio como resultado una eficiencia de conversión de energía (PCE) de 16.27% para un módulo de área grande (20.33 cm2), en comparación con el 15.1% con los métodos convencionales.
En particular, la variación en la eficiencia en las estaciones se mantuvo dentro de ± 2%, que es más baja que la desviación típica observada en los paneles solares de grado comercial.
Más allá de las ganancias de rendimiento, la nueva tecnología elimina la necesidad de costosas instalaciones de habitación seca. En su lugar, los fabricantes simplemente pueden mezclar el aditivo en las soluciones de recubrimiento existentes y usar equipos actuales sin modificación. Esto reduce drásticamente los costos de producción y hace que la solución sea particularmente atractiva para la fabricación de masas.
Se proyecta que el mercado global para las células solares de alta eficiencia de próxima generación alcanzará aproximadamente USD 1.5 billones (2,000 billones de krw), con una intensa competencia tecnológica entre países como China y los Estados Unidos.
El proceso de recubrimiento para la capa fotoactiva puede verse menos afectado por la humedad relativa, y los OPV resultantes también pueden estar menos influenciados por los cambios estacionales. Crédito: Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (Kist)
El enfoque basado en CV desarrollado por Kist ofrece a Corea una ventaja estratégica al ofrecer simultáneamente una alta eficiencia y escalabilidad económica.
El Dr. Son de Kist declaró: “Esta tecnología aborda el problema de reproducibilidad de larga data causado por fluctuaciones de humedad y ofrece un camino escalable hacia la producción de energía solar de bajo costo, estable y de alto rendimiento. Ahora estamos ampliando este enfoque a los módulos solares en tándem y buscando colaboración con socios de investigación industriales y globales”.
Más información: Sungmin Park et al, el aditivo dieléctrico permite la preparación independiente de la humedad de la morfología de la mezcla para fotovoltaicos orgánicos de alto rendimiento y gran área, Joule (2025). Doi: 10.1016/j. Joule.2025.101927
Información en el diario: Joule
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: El nuevo recubrimiento de células solares mantiene una alta eficiencia a pesar de la humedad de verano (2025, 18 de julio) recuperado el 18 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-solar-cell-coating-highcience.html
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