Recientemente, el profesor Changduk Yang y su equipo de la Escuela de Energía y Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan, Corea del Sur, anunciaron el desarrollo de una nueva batería solar orgánica semitransparente (ST-OSC) con una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 10,81% y una transmitancia de luz visible del 45,43%. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Angewandte Chemie International Edition. Este logro acerca un paso más el futuro de ventanas y pantallas móviles como fuentes de energía invisibles.

Las baterías solares tradicionales se instalan principalmente en techos o bordes de carreteras, y su apariencia es relativamente oscura debido a la absorción de luz solar para generar electricidad. En contraste, las baterías solares transparentes necesitan permitir que la mayor parte de la luz pase, lo que hace que el desarrollo de dispositivos transparentes eficientes sea un desafío arduo.

La clave de esta innovación radica en una capa fotoactiva de diseño especial que absorbe selectivamente longitudes de onda infrarrojas. Esta capa transmite casi la mitad del espectro de luz visible, mientras recolecta energía de la parte infrarroja del sol que no es visible. Generalmente, la eficiencia de capturar luz infrarroja es menor que la de absorber fotones de alta energía visibles, pero el equipo de investigación superó esta dificultad mediante un diseño molecular innovador de la molécula receptora de la capa activa. En las baterías solares orgánicas (OSC), la capa activa consta de moléculas donantes y receptoras que promueven la transferencia de carga.

La nueva molécula receptora sintetizada por el equipo de investigación se llama 4FY, que tiene una estructura simétrica general A-D-A. Sin embargo, fue diseñada intencionalmente para inducir asimetría local, particularmente entre átomos de flúor e hidrógeno, y entre flúor y azufre, para mejorar el ordenamiento molecular, mejorar la transmisión de carga y, a su vez, aumentar la eficiencia del dispositivo.

El primer autor del estudio, Sangjin Yang, explicó que, aunque la asimetría puede mejorar la eficiencia, a menudo acorta la vida útil del dispositivo y complica la síntesis. Sin embargo, este diseño molecular introduce asimetría local en una estructura simétrica general, maximizando las ventajas de ambos.

Vale la pena mencionar que este dispositivo muestra una durabilidad excepcional. En pruebas de estabilidad cíclica al aire libre de 134 horas simulando condiciones de día y noche, mantuvo la mayor parte de su rendimiento inicial, una durabilidad aproximadamente 17 veces mayor que las ST-OSC anteriores basadas en moléculas receptoras Y6.

El profesor Changduk Yang comentó que el equipo introdujo un nuevo método para generar electricidad utilizando luz invisible. Esta tecnología tiene potencial de aplicación en películas protectoras para smartphones, ventanas de edificios y pantallas transparentes, con la esperanza de convertir superficies cotidianas en plantas de energía invisibles.