Revista del colegio OFICIAL de ingenieros graduados e ingenieros técnicos industriales de ALicante No 121
metálicos que tienen la función de recolectar la carga eléctrica fotogenerada. Debido a la baja constante dieléctrica de los polímeros conjugados, la primera fotoexcitación no libera electrones ni huecos, genera un excitón que al entrar en contacto con el cátodo por efecto Schottky, se disocia generando portadores de carga libre que se dirigen hacia sus respectivos electrodos, produciendo así una corriente eléctrica que puede ser recogida desde el exterior. Estos excitones solo pueden moverse unas decenas de nm antes de disociarse, lo que limita la eficiencia a un 0,1 %. [10]. Figura 5 Posteriormente se fabricaron las denominadas Células solares orgánicas bicapa. Debido a las bajas eficiencias obtenidas en las primeras células fotovoltaicas se optó por la misma configuración utilizada en las células solares inorgánicas. Estas células consisten en la mezcla de dos materiales con diferentes afinidades electrónicas y potenciales de ionización. Esto favorece la disociación del excitón en la interfase de los dos materiales en electrones que serán aceptados por el material con mayor afinidad electrónica (material aceptor), y en huecos que se moverán a través del material con menor potencial de ionización
Figura 5. Célula solar orgánica monocapa. [10]
Figura 6. Célula solar orgánica bicapa. [10] (material donor), generando la corriente eléctrica. Uno de los inconvenientes que presenta este tipo de células es que el excitón fotogenerado se disocia dentro de una longitud de difusión de la interfase donor/ aceptor de aproximadamente 10 nm. En el proceso de fabricación de este tipo células, se deposita una capa de material aceptor sobre la capa donadora, siendo el espesor de cada una de estas capas bastante mayor de 10 nm. Por este motivo las células fotovoltaicas orgánicas bicapa solo obtienen una eficiencia en torno al 3 %. Figura 6 Para evitar este inconveniente surgió una idea que dio lugar a las células fotovoltaicas conocidas como de “Heterounion en volumen o BHJ (Bulk Heterojunction)“. Buscando mayores eficiencias, se desarrolló un nuevo concepto de células solares orgánicas que emplean una capa activa formada por una película delgada (100 nm aprox.) elaborada por una mezcla más o menos homogénea de un donor (polímero semiconductor altamente conjugado) y un aceptor de electrones
(generalmente un derivado de fulereno). Así en cualquier punto dentro de la película se tiene una mezcla donor/aceptor, resolviendo el inconveniente de las células bicapa, puesto que las redes interpenetrantes aumentan las interfases entre los dos materiales, disminuyendo la distancia entre ellos, favoreciendo el proceso de disociación del excitón y disminuyendo los procesos de recombinación, lo que incrementa la eficiencia de las células solares orgánicas. [10]
Las primeras células fotovoltaicas orgánicas que se fabricaron fueron Células solares monocapa, formadas de una capa de un polímero conjugado depositada entre dos electrodos metálicos. 37