Fernando Rodríguez-Mas, David Valiente et all
03/03/2024
El sector energético es un importante contribuyente a las emisiones globales de gases de efecto invernadero, lo que hace necesaria una transición hacia fuentes de energía renovable. La industria fotovoltaica desempeña un papel crucial en esta transición al aprovechar la energía solar, un recurso limpio y abundante. Sin embargo, el alto costo de los paneles solares sigue siendo un desafío. Las células solares orgánicas (OSC) ofrecen una alternativa prometedora a las células convencionales basadas en silicio debido a sus bajos costos de producción y su flexibilidad.
En este estudio, nos enfocamos en optimizar el rendimiento de las OSC investigando la influencia del volumen de solvente en la capa de transporte de huecos. Al aumentar gradualmente el volumen de dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO) y tetrahidrofurano (THF) en la capa de PEDOT:PSS, analizamos el impacto en la eficiencia de conversión de energía (PCE) y evaluamos las implicaciones económicas y ambientales.
Fig. 1. La distribución del consumo de energía primaria por diferentes fuentes a nivel mundial, datos de 2021.
Acerca del impacto ambiental de los dispositivos. Los datos del análisis de impacto se centran en las células solares orgánicas que incorporan solventes y logran altas eficiencias de conversión de energía (PCE, por sus siglas en inglés). Este análisis evalúa las entradas, salidas y emisiones a lo largo del ciclo de vida de los dispositivos, incluidos los recursos naturales, la energía y los impactos ambientales. Los datos se normalizan con respecto a la célula de referencia, que representa la fabricación libre de solventes.
El dispositivo de referencia presenta un mayor agotamiento abiótico y de los combustibles fósiles, así como un mayor impacto en el calentamiento global, la degradación de la capa de ozono y la toxicidad humana. En contraste, los dispositivos con DMF, THF y DMSO muestran impactos más bajos en estas categorías. Además, los dispositivos con solventes demuestran un impacto ecológico reducido en la ecotoxicidad acuática de agua dulce y marina, la ecotoxicidad terrestre y menores impactos en la oxidación fotoquímica, acidificación y eutrofización en comparación con el dispositivo de referencia.
Nuestros resultados demuestran el potencial para mejorar la PCE de las OSC a través de la optimización de solventes, promoviendo así la transición hacia una industria fotovoltaica más ecológica, teniendo en cuenta la viabilidad económica y la sostenibilidad ambiental.
Documento traducido al Español.
