Dispositivos flexibles fotovoltáicos y leds de bajo costo

(NC&T) Todo esto y más podría derivar de una investigación puntera desarrollada en la Universidad de Cornell cuyo resultado es un nuevo tipo de dispositivo semiconductor orgánico que exhibe electroluminiscencia y funciona como una célula fotovoltaica. El dispositivo es el primero en utilizar una "unión iónica" que los investigadores dicen podría llevar a un funcionamiento mejorado. Como los semiconductores orgánicos pueden fabricarse en hojas delgadas y flexibles, servirían para producir displays en tela o papel.

El trabajo fue llevado a cabo por Daniel Bernards, Samuel Flores-Torres, Héctor Abruña y Malliaras.

Los semiconductores, orgánicos o de otro tipo, son materiales que contienen un exceso de electrones libres (tipo N) o bien de huecos (tipo P). Los huecos son los espacios donde un átomo debiera tener un electrón pero no lo tiene, por lo que representa una carga positiva. Los materiales de tipo N y de tipo P pueden unirse para formar los diodos y los transistores. Los investigadores de la Universidad de Cornell han ido un paso más allá fabricando un diodo a partir de semiconductores orgánicos que también contienen iones libres (moléculas con una carga eléctrica). Primero unieron dos capas orgánicas, una conteniendo iones positivos libres y la otra con iones negativos. Luego agregaron películas delgadas conductoras en la parte superior y en la inferior. El conductor superior es transparente para permitir la entrada y la salida de la luz.

Donde las dos películas se unen, los iones negativos migran por la unión al lado positivo y viceversa, hasta que se alcanza el equilibrio. Esto es análogo a lo que ocurre en un diodo de silicio, donde los electrones y los huecos migran a través de la unión.

Cuando se aplica un voltaje entre los electrodos superior e inferior, fluye una corriente. El flujo a través de la unión es en forma de electrones que se mueven en un sentido mientras los huecos se mueven en el opuesto. La migración de cargas iónicas a través de la unión produce un potencial más alto (diferencia de voltaje) que el normal, el cual afecta a la forma en que se combinan los electrones con los huecos. Esto incrementa la energía de las moléculas, que es liberada rápidamente en forma de fotones de luz. La unión muestra una intensa emisión lumínica.

Por otro lado, cuando se aplica una luz intensa, los fotones son absorbidos por las moléculas y ello las hace expulsar los electrones. Las cargas iónicas crean una "dirección preferencial" para el movimiento de los electrones, y fluye una corriente.

Como el dispositivo se creó uniendo materiales que son flexibles, podrían fabricarse grandes cantidades a muy bajo costo, gracias a la posibilidad de trabajar con materiales disponibles en forma de simples rollos.

Fuente: http://www.solociencia.com/quimica/06101802.htm