Pantallas generadoras de energía: un único dispositivo que recoge y emite luz está más cerca

Un dispositivo semiconductor orgánico recientemente desarrollado puede generar electricidad a partir de la luz y emitir luz visible brillante al mismo tiempo: podría ser empleado en circuitos integrados, pantallas, sensores de cámaras y paneles solares.

Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio, en Japón, dio un paso crucial hacia una vieja promesa de la optoelectrónica: que una misma pieza de hardware pueda funcionar, a la vez, como panel solar, pantalla y sensor. Según un nuevo estudio, publicado en la revista Advanced Materials, los científicos desarrollaron un dispositivo orgánico semiconductor capaz de generar electricidad gracias a la luz y, al mismo tiempo, producir luz visible brillante.

El mismo brillo que la pantalla de un smartphone

El punto central del avance está en el diseño de materiales que reducen las pérdidas de energía en el interior del dispositivo. En los semiconductores orgánicos, cuando la luz excita los materiales se crean electrones y “huecos”, pero una parte importante de esa energía suele disiparse como calor por recombinación no radiativa. Ese "cuello de botella" se habría superado mediante una arquitectura de energía cuidadosamente ajustada, en concreto en la interfaz entre dos materiales orgánicos.

Para lograrlo, los investigadores combinaron moléculas MR-TADF, un tipo de material muy usado en dispositivos OLED, en una estructura apilada. Localizadas alternadamente en átomos vecinos, las moléculas hacen posible una combinación que permite frenar la recombinación no radiativa y mejorar simultáneamente la fotoconversión y la electroluminiscencia.

Los resultados, todavía experimentales, incluyen una eficiencia de conversión de potencia del 1,36 % y del 2,0 % en emisión de luz, superando por primera vez el umbral del 1 % en ambas categorías para un dispositivo orgánico, según una nota de prensa. El aparato también alcanzó una luminancia de 1.000 cd/m², suficiente para igualar el brillo de pantallas comerciales de teléfonos inteligentes. Además, operó con apenas 3,2 voltios.

Un nuevo concepto

Más allá de las cifras, la importancia del avance está en el concepto. Los semiconductores orgánicos pueden fabricarse como películas ligeras, flexibles e incluso semitransparentes, abriendo la puerta a aplicaciones en ventanas fotovoltaicas o sistemas de pantalla integrados con sensores, entre otras posibilidades.

De esta manera, los autores presentan su demostración como un paso hacia plataformas compactas y sostenibles, con potencial para pantallas que no solo muestren información, sino que además capturen energía de su entorno. Si la mejora en eficiencia continúa, el camino hacia productos comerciales de este tipo comenzará a acortarse.