Berri onak eguzki-energiaren inguruan: gailu organiko fotoboltaikoen mekanismo kuantikoak argitu dituzte

Dibulgazioa · EHUko ikerketa

Polimerotik fulerenora karga-transferentziaren bilakaeraren simulazioa femtosegundotan.
Polimerotik fulerenora karga-transferentziaren bilakaeraren simulazioa femtosegundotan.

Siliziozko paneletan oinarritutako teknologiak, fabrikazio prozesu garesti eta kutsakorra du eta, azken urteotan, dispositibo organiko fotovoltaikoak (OPV) aukera erakargarrienetako bat bihurtu dira eguzki energiaren iturri gisa. Alemania, Italia eta Frantziako zenbait taldek elkarlanean egindako ikerketa batek garrantzi handiko aurkikuntza egin du OPV delakoen alorrean, dispositibo hauetan funtzio fotovoltaikoaz arduratzen diren oinarrizko mekanismo kuantikoak argitu baititu lehenengoz. Angel Rubio, Euskal Herriko Unibertsitateko Materia Kondentsatuaren Fisikako katedraduna, Nano-bio Spectroscopy Group-eko zuzendaria eta Donostia International Physics Center- ko (DIPC) kidea, aurkikuntzan parte hartu duen ikerlarietako bat da.

Dispositibo organiko hauek polimero fotosentikor bat dute; polimeroa karbonozko nanoegitura bati lotuta dago eta sortutako korrontea biltzen du. Argia dispositibora heltzen denean, polimeroak harrapatzen ditu fotoiak, eta nanoegiturara elektroien transmisio ultrabizkorra bultzatzen du femtosegundotan gertatzen den bulkada elektroniko baten bitartez (1 fm = 10-15 segundo). Transferentziaren izaera ultrabizkor hori frogatu da duela gutxi, baina Rubioren lantaldeak burututako ikerketa haratago joan da, polimero eta nanoegituraren artean gertatzen den transferentzia elektronikoa abiarazten duten oinarrizko mekanismoak deszifratzean. Eredu sinplifikatu batean egindako lehen printzipioen simulazioen bitartez aurreikusi ahal izan zen bibrazio koherenteak direla polimero eta fulerenoaren arteko karga-transferentzia periodikoa eraentzen dutenak.

Ikerketa taldeak emaitza hauek egiaztatu zituen polimero batek eta fulerenoaren deribatu batek (forma esferikodun nano-egitura konbentzionala) osatutako material arrunt baten erantzun optikoa aztertuz; denbora-bereizmen handiko espektroskopia erabili zuten horretarako.

Polimero eta fulerenoaren arteko bibrazioen akoplamenduaren ondorioz, bien arteko transferentzia elektronikoa modu koherente eta ultrabizkorrean (≈23 fs) gertatzen dela frogatu zuten lortutako emaitzek. Hortaz, transferentzia motelagoak (100 fs) sortuko lituzketen prozesu inkoherenteak ez bide dira gertatzen. Dispositibo organiko fotovoltaikoetan koherentzia kuantikoak betetzen duen oinarrizko funtzioa erakutsi du ikerketa honek.

Angel Rubio irakaslearen esanetan “aplikazio fotoboltaikoetarako dispositibo organikoen funtsezko hobekuntza kontrolatu bati ateak ireki dizkio” ikerketak.

Iturria

Coherent ultrafast charge transfer in an organic photovoltaic blend. S. Maria Falke, C.A. Rozzi, D. Brida, M. Amato, A. De Sio, A. Rubio, G. Cerullo, E. Molinari, C. Lienau. Science (30 May 2014)

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko. Beharrezko eremuak * markatuta daude