Los resultados de la investigación, realizada por científicos de la Universidad de Linköping (Suecia), se han publicado en Nature Communications.

Las células solares eficientes y respetuosas con el medio ambiente son necesarias para la transición a un suministro de energía sin fósiles.

"Para poder aprovechar todo el potencial de las células solares orgánicas es necesario tener una imagen clara de cómo funcionan. Ahora hemos obtenido esa imagen. Esto permite comprender mejor cómo crear nuevos materiales de células solares eficientes y sostenibles", destaca Mats Fahlman, profesor del Laboratorio de Electrónica Orgánica de la Universidad de Linköping.

En la actualidad, la energía solar cubre alrededor del dos por ciento de las necesidades energéticas del mundo pero su potencial es mucho mayor.

La energía contenida en los rayos solares es más que suficiente para satisfacer nuestras necesidades actuales y futuras, pero para tener éxito es necesario que las células solares sean baratas y respetuosas con el medio ambiente a la vez que eficientes a la hora de absorber una gran proporción de los rayos solares y convertirlos en energía eléctrica.

Las células solares basadas en semiconductores orgánicos se perfilan cada vez más como una opción sostenible, pero hasta hace pocos años su eficiencia no era comparable a la de las células solares tradicionales de silicio porque las orgánicas perdían gran cantidad de energía en la separación de cargas.

Sin embargo, en 2016 un equipo de investigación de la Universidad de Linköping, junto con sus colegas de Hong Kong, demostró que esta pérdida de energía era evitable utilizando diferentes materiales que ayudan al electrón a escapar de su agujero más fácilmente.

Así, la pérdida de energía disminuía y la eficiencia aumentaba. El problema era que nadie sabía exactamente cómo ocurría. Se podía ver que funcionaba, pero no el por qué.

Ahora, parte del mismo equipo de investigación de la Universidad de Linköping ha resuelto el misterio y ha identificado qué niveles de energía son necesarios para minimizar las pérdidas de energía.

"Para averiguar cómo fluye la energía colocamos películas de semiconducción orgánica de un grosor nanométrico en varias capas, una encima de otra, más bien como un pastel de fresas y nata. Después medimos la energía necesaria para separar los electrones de sus huecos en cada capa individual", explica Xian'e Li, de la Universidad de Linköping y autora principal del estudio.

Los investigadores pudieron entonces trazar un mapa del mecanismo que subyace a la separación de cargas con eficiencia energética, una información que resulta esencial para desarrollar células solares orgánicas eficientes.