Si queremos cumplir objetivos de descarbonización, hay que apostar por las energías renovables. Es algo que muchos países del mundo han entendido bien para cumplir con esas metas o para suplir las carencias de la red eléctrica y las crisis energéticas, como Pakistán. Aunque ya estamos viendo el sorpasso de las renovables, es fundamental seguir investigando para que herramientas como los paneles solares sean más eficientes, y ahí los basados en células solares orgánicas son muy prometedores.
También llamadas OPV, las células solares orgánicas utilizan polímeros orgánicos y pequeñas moléculas que actúan como materiales activos. Cuando incide la luz solar, los electrones de estos materiales orgánicos se excitan, creando pares de electrón-hueco que son separados y conducidos hacia los electrodos para generar electricidad. Una de sus particularidades es que son flexibles, por lo que es sencillo adaptarlos a superficies de todo tipo.
Ahora bien, la resistencia es uno de sus puntos débiles, pero unos científicos japoneses han sido capaces de construir células solares orgánicas estirables que siguen manteniendo una buena eficiencia de conversión de energía.
Los paneles solares chicle
Célula fotovoltaica orgánica intrínsecamente elástica, o IS-OPV. Según los investigadores del Centro Riken para la Ciencia de la Materia Emergente en Japón, serán los candidatos perfectos para los generadores de energía portátiles de próxima generación debido tanto a su flexibilidad como a una gran elasticidad.
De hecho, es la tecnología candidata a poder crear generadores de energía en ropa, siendo el gran enemigo de esto el estrés continuo al que se someterá a este material. Vamos, que si quiere cumplir ese cometido, entre otros, debe ser capaz de mantener una buena tasa de conversión de energía tras doblarse y estirarse repetidamente.
Y en el desarrollo de paneles que soporten esa tensión de tracción repetida, los investigadores japoneses parecen haber dado con la clave. En un estudio publicado en Nature, los científicos detallan cómo gracias a una capa de transporte de agujeros basada en el polímero PEDOT:PSS con el aditivo ION E, han logrado una célula de alta elasticidad.
"ION E mejoró sustancialmente la elasticidad del polímero, ajustando su estructura cristalina y fortaleciendo la adhesión entre la capa de PEDOT:PSS y el sustrato de poliuretano a través de un enlace de hidrógeno reforzado", comentan los investigadores. Con esta 'fórmula', y con la adición de metal líquido eutéctico de galio-indio (EGaIn) como cátodo, han logrado que la célula mantenga una alta eficiencia, así como propiedades mecánicas superiores.
Podemos ver que, cuando se añade ION E, la resistencia en las pruebas de flexibilidad aumenta considerablemente
¿En qué se traduce esto? Pues que, bajo condiciones de iluminación estándar, la celda logró una eficiencia de conversión de energía del 14,2%. Con una tensión de tracción del 52%, aún se mantenía una eficiencia del 80% respecto a la conversión de energía total. Y lo interesante es que, tras 100 ciclos de estiramiento y con una tensión del 10%, la eficiencia era del 95%.
Es un avance significativo en esta tecnología, pero no es el único. De hecho, y como vemos en PV-Magazine, hace unos meses otro equipo de investigadores del Riken Center lograron una célula solar orgánica flexible, impermeable y con un 14,3% de eficiencia. Lo interesante de esto no es que sea impermeable, sino que sólo pierde un 10% de la eficiencia al pasar por dos ciclos de lavadora de 66 minutos cada uno.
Ahora bien, la resistencia de este tipo de paneles no es el único punto débil. Como decíamos hace unos párrafos, algo fundamental para lograr los objetivos de descarbonización es hacer que los paneles sean más eficientes, y como podemos ver con esas tasas de conversión de energía del 14%, los paneles OPV están más limitados que los actuales de silicio, perovskita y otras combinaciones orgánica/inorgánica.
Se encuentran en desarrollo y, como podemos ver, se están dando pasos en la buena dirección. Habrá que estar atentos no sólo a mejoras en su resistencia, sino también en la estabilidad y esa tasa de conversión.
Imágenes | Dantor, Nature
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