Multiple encoder

En este apartado presentamos las conclusiones finales tras la realización del análisis de resultados desarrollado durante este trabajo fin de máster.

 Las condiciones de fabricación son determinantes a la hora de lograr un buen resultado de los dispositivos. En nuestro caso, hemos elaborado las células en condiciones ambientales, por lo que estábamos a merced de los agentes de la atmósfera del laboratorio. Así pues, es importante trabajar con una atmósfera lo más pura posible para dificultar cualquier tipo de contaminación durante la deposición de las capas que forman las células ya que de lo contrario no se obtendrán dispositivos utilizables.

 La realización de un “annealing” (previo a la medición de parámetros) favorece el transporte de huecos y electrones dando lugar a una mejoría en la eficiencia de las células de hasta un 90%, aunque provoca una reducción, que puede alcanzar el 25%, en los valores del factor de llenado. Para las células normales este proceso se lleva a cabo durante 10 minutos tras de evaporar los contactos, mientras que para las invertidas se realiza durante 30 minutos antes de la evaporación, en ambos casos a 120ºC.

 El funcionamiento de las células bajo condiciones de iluminación requiere de un proceso de mejora, puesto que la eficiencia se reduce por debajo del 80% en menos de una hora en dichas condiciones. Por tanto, a la vista de estos resultados no podemos concluir que una mayor eficiencia permita un mayor

tiempo de uso de la célula fotovoltaica en cuestión. Además,

independientemente del valor de PCE que se alcance tras la fabricación de los dispositivos, si los parámetros característicos de éstos no son capaces de resistir bajo condiciones de funcionamiento, las células solares orgánicas perderán la ventaja en coste de elaboración que poseen sobre las tradicionales puesto que de utilizarse en una instalación se requerirá de un cambio de dispositivos prácticamente diario.

 El almacenamiento en oscuridad de las células permitiría una fabricación en serie de éstas sin que sus características se vean afectadas negativamente, ya que en algunos de los casos estudiados la eficiencia de la célula ha llegado a duplicar el valor inicial medido tras la fabricación, al menos en un mes, que es el tiempo durante el cual hemos llevado a cabo el control de parámetros.

 Independientemente de la técnica de elaboración utilizada para la fabricación de las células, la estructura invertida ha presentado mejores resultados de eficiencia que las de estructura estándar.

 Se ha podido observar, también, cómo los parámetros característicos de las células varían de una a otra dentro de un mismo sustrato, a pesar de que el proceso y las condiciones de fabricación son las mismas.

 Tras la fabricación de células por distintos métodos, se puede concluir que:

 El método más cómodo para la elaboración de dispositivos es el de spray, aunque se deben tener en cuenta aspectos tan vitales como son la distancia de pulverizado o el número de pasadas que se realizan sobre el sustrato. Por el contrario, manualmente, no te permite controlar el grosor de la capa depositada, de forma que un exceso puede provocar que la célula sea inservible.

 Por el contrario, la fabricación por Blade, sí que permite fijar y estudiar cómo afecta el espesor de la capa depositada de forma que, de las técnicas estudiadas, es la única que podría ayudar a determinar el grosor óptimo de cualquier capa, eso sí, teniendo en cuenta la velocidad de arrastre de la cuchilla, ya que cuanto menor sea ésta, más volumen será arrastrado por la cuchilla y la capa será más fina. Así pues, la velocidad es incluso, un parámetro más determinante que el propio espesor. De los casos estudiados, sólo se obtuvieron células con eficiencia para velocidades de 5 mm/s y de 10 mm/s, aunque también se experimentó con velocidades de 1 mm/s y 20 mm/s, pero sin lograr resultados positivos. No obstante, aún hay un amplio rango de velocidades que deben ser probadas para determinar la que mejora el comportamiento de los dispositivos.

 Tras la optimización de parámetros para la elaboración de células por spin coating, obtenidos de los resultados del trabajo fin de máster de Alba Jiménez Pagán, se puede concluir que la mejora es espectacular, y que supera ampliamente los resultados logrados mediante el resto de métodos, aunque sería necesario optimizarlos para que la comparativa entre unos y otros fuera totalmente justa. No obstante, cabe destacar que este proceso de elaboración lleva mucho más tiempo y es mucho más complejo, sobre todo si se desea exportar a una fabricación en serie de dispositivos.

 Cabe destacar el hecho de que las células invertidas por spray y por doctor blade que hemos realizado durante este año, son de las primeras que se han fabricado en este laboratorio y han alcanzado unos valores máximos de eficiencia muy respetables (1,73% y 1,50% respectivamente), de forma que queda para futuras líneas de investigación la optimización de los parámetros que mejoren las características de las células usando estos métodos.

 En otro ámbito de cosas, es preciso destacar que también se ha probado a realizar la fabricación de las células completamente por spray tanto para células invertidas como normales.

 En el caso de dispositivos con estructura invertida, se pulverizó desde el ZnO hasta los propios contactos de Ag, sin embargo, no se obtuvieron resultados con unas eficiencias significativas como para mencionarlos en el análisis, aunque no por ello se puede entender que no se puedan lograr mejores resultados con otras condiciones.

 Por el contrario, para las células normales cuyas capas de PEDOT:PSS y activa fueron depositadas por spray sí que tuvimos algún resultado positivo. Concretamente, una de las células mostró un PCE de 0,1%, que aunque es un valor de eficiencia bastante bajo, muestra que es posible la pulverización completa de capas utilizando un aerógrafo. Como trabajo futuro se deja la mejora de las condiciones de deposición de PEDOT:PSS, ya que aunque la pulverización de éste la realizamos mientras se calentaba el sustrato en el hornillo a 80ºC, la distancia entre el aerógrafo y el sustrato no fue fijada en ningún momento, realizándose a mano alzada por la disposición de los elementos del laboratorio.

En resumen, aún quedan muchos temas que abordar y parámetros que optimizar para conseguir una competencia directa de las OSCs con las células tradicionales basadas en silicio o de película delgada, pero a pesar del “poco tiempo” que ha pasado desde el inicio de su fabricación (2005) las mejoras sobre ellas son exponenciales, de forma que es plausible pensar que éstas continúen y este tipo de dispositivo orgánico pueda ser utilizado en diferentes aplicaciones.