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Dar a las células solares de plástico un impulso de energía
Las células solares de polímero están encontrando uso en mochilas y paraguas de carga solar, pero todavía solo convierten alrededor del 6 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad, o alrededor de un tercio de lo que son capaces de hacer los paneles de silicio convencionales. Si la eficiencia de las células solares de polímero, que son más baratas y ligeras que las de silicio, puede aumentarse significativamente, podrían ser ideales para enlucir en tejados o laminar en ventanas.
Plásticos de energía: Solarmer Energy apunta a alcanzar el 10 por ciento de eficiencia a finales de este año con sus células solares de plástico imprimibles. Sus módulos solares orgánicos deberían incorporarse en mochilas y paneles de carga de teléfonos celulares a principios de 2011.
Energía Solarmer , con sede en El Monte, CA, tiene como objetivo alcanzar el 10 por ciento de eficiencia para fines de este año, dice Yue Wu, director gerente y director de investigación y desarrollo de la compañía. Es probable que las células orgánicas necesiten al menos esa eficiencia para competir en el mercado fotovoltaico.
En colaboración conLuping Yu, profesor de la Universidad de Chicago, la startup ha diseñado polímeros que absorben una amplia gama de longitudes de onda y ha creado células que convierten la luz solar en electricidad con una eficiencia récord de casi el 8 por ciento.
Se están preparando células solares de polímero con eficiencias aún mayores. Solarmer colabora con Para contactar a Yang , profesor de ingeniería y ciencia de los materiales en la Universidad de California en Los Ángeles. Yang está trabajando en una pila de múltiples células que absorben diferentes bandas de luz. Espera lograr una eficiencia del 12 al 15 por ciento utilizando este enfoque junto con nuevos polímeros y un mejor diseño de dispositivos. Hasta ahora, ha realizado prototipos de laboratorio con una eficiencia superior al 6 por ciento. Presenta este trabajo el martes en el Reunión de la Sociedad Estadounidense de Física .
Las células solares de polímero deberían ser más baratas de fabricar que las de telururo de cadmio de película delgada o seleniuro de cobre, indio, galio (CIGS) porque utilizan materiales de bajo costo que son fáciles de imprimir, dice Michael McGehee , profesor de ingeniería y ciencia de los materiales en la Universidad de Stanford. Pero McGehee cree que las células poliméricas deberán tener una eficiencia superior al 15 por ciento para tener un impacto importante en el mercado de la energía solar. Todavía no entendemos la física lo suficientemente bien como para saber cuál es el límite teórico, dice McGehee. Creo que podrían ser posibles células con entre el 15 y el 20 por ciento.
El equipo de investigación de Solarmer tiene múltiples tácticas para aumentar la eficiencia de las células. Sus células están hechas de un polímero semiconductor que absorbe la luz solar y libera electrones, y una nanoestructura de carbono que transporta los electrones al circuito externo.
Dentro del polímero, los electrones pasan de un nivel de energía bajo a uno alto cuando son bombardeados por fotones. Cuanto menor sea la diferencia (o banda prohibida) entre estos niveles, más luz absorbe una célula y mayor es su eficiencia. Una forma de disminuir la banda prohibida es reducir el nivel de energía más alto. Yu, profesor de química de la Universidad de Chicago, está utilizando esta técnica para diseñar nuevos tipos de polímeros de banda estrecha. La belleza de las células solares orgánicas es que podemos diseñar nuevos materiales que pueden adaptar esos niveles de energía, dice Yang.
Los investigadores también están tratando de mejorar la interfaz entre el polímero y la nanoestructura de carbono para que los electrones puedan moverse más rápido hacia el circuito externo sin quedar atrapados en el material. Y están desarrollando mejores materiales para electrodos y formas mejoradas de fabricar los electrodos. Yang dice que estos avances eventualmente harán posible aumentar la eficiencia de las células individuales y de las células apiladas.
Incluso si Solarmer alcanza su objetivo del 10 por ciento de eficiencia, dice Wu, pueden pasar hasta tres años antes de que la empresa pueda imprimir paneles de techo de calidad comercial con esas calificaciones. En este momento, la compañía planea tener dispositivos en bolsas para computadoras portátiles y paneles traseros de teléfonos celulares a principios de 2011, seguidos de toldos y sombrillas.
Yang dice que las células solares orgánicas no solo necesitan mayor eficiencia sino también más estabilidad. Lo que se comercializa no es la más alta eficiencia, sino la tecnología más reproducible, dice. De hecho, la puesta en marcha de energía solar plástica Konarka , con sede en Lowell, MA, está produciendo paneles flexibles a gran escala a pesar de una eficiencia de solo 3 a 5 por ciento.
Adam Moulé , profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales en la Universidad de California en Davis, dice que aumentar la vida útil de las células solares orgánicas es ahora el mayor desafío. Los paneles de Solarmer tienen una vida útil de hasta tres años.
El récord de eficiencia del 7,9 por ciento reportado es realmente asombroso, dice Moulé. Si se pudieran fabricar unidades fotovoltaicas orgánicas de más del 5 por ciento de eficiencia energética con una vida útil garantizada de más de cinco años, entonces creo que serán competitivas con CIGS y silicio debido al costo reducido del panel.