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El material imprimible de células solares alcanza un hito
Una nueva forma de fabricar células solares orgánicas imprimibles podría eventualmente conducir a nuevos tipos de paneles solares flexibles, económicos y de bajo costo.
El trabajo está siendo dirigido por Alan Heeger y Guillermo Bazan , ambos profesores de química en la Universidad de California, Santa Bárbara. Heeger compartió el Premio Nobel de Química en 2000 para desarrollar el tipo de polímeros conductores que ya se utilizan para fabricar células solares de plástico y diodos emisores de luz orgánicos.
Las células solares de polímero son ineficientes en comparación con las células solares de silicio, pero su fabricación es mucho más barata. Los materiales orgánicos, ya sean de polímeros o de las llamadas moléculas pequeñas, que son compuestos orgánicos de bajo peso molecular, se pueden convertir en tintas e imprimir en grandes áreas. También son livianos y flexibles, lo que los hace prometedores para aplicaciones como instalaciones en techos o parches de células solares para cargar dispositivos electrónicos portátiles.
Usando una nueva molécula pequeña diseñada por Bazán, Heeger construyó una célula solar que convierte el 6,7 por ciento de la energía luminosa que la golpea en electricidad. Bazán espera alcanzar el 9 por ciento de eficiencia en un año. Aunque las eficiencias en las pruebas de laboratorio tienden a ser mucho mayores que las de una celda fabricada, esto pondría estos materiales a la par con las mejores celdas solares de polímero del mercado.
Hasta ahora, la mayoría de los esfuerzos para mejorar el rendimiento y el costo de las células solares orgánicas se han centrado en el desarrollo de nuevos materiales poliméricos.
Bazán utilizó una combinación de teoría y ensayo y error para desarrollar el nuevo material de moléculas pequeñas. Comenzó optimizando sus propiedades eléctricas, de modo que la molécula pudiera soportar la alta corriente y voltaje necesarios para obtener energía de una celda solar. Es especialmente complicado crear un material de molécula pequeña que produzca una buena película; Mientras que los polímeros son largos y se enredan en una película estable, las moléculas pequeñas no tienden a formar el tipo de películas planas necesarias para formar una capa en una célula solar.
Después de muchos retoques en la mesa del laboratorio, el grupo de Bazán ideó una molécula pequeña y un proceso adecuados para hacer una célula solar de molécula pequeña de alta eficiencia. El trabajo se describe en la revista. Materiales de la naturaleza . Bazán espera mejorar aún más el rendimiento adaptando el diseño de los materiales.
Heeger dice que no se había tomado en serio los materiales solares de moléculas pequeñas en el pasado porque el rendimiento era pésimo. Otras personas han utilizado moléculas pequeñas, pero el rendimiento fue muy inferior al de los polímeros, dice.
Aún así, puede ser difícil que las células solares orgánicas se conviertan en verdaderos competidores en el mercado energético, especialmente cuando las células de silicio son cada vez más baratas. El rendimiento y la vida útil aún no están allí, dice Para contactar a Yang , profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de California, Los Ángeles. Yang está trabajando en materiales solares poliméricos en su empresa, Solarmer, así como en células solares de moléculas pequeñas en su laboratorio académico; su objetivo es una eficiencia del 15 por ciento en una celda fabricada en laboratorio. Pero Yang dice que el trabajo de Santa Bárbara es una demostración importante del potencial de la energía solar de moléculas pequeñas.
En cuanto a cómo se comportarán estos materiales en el mercado, dice Heeger, es demasiado pronto para saberlo, pero cree que las eficiencias han alcanzado un nivel respetable y que estos materiales solares son prometedores. Ahora deberíamos tomarlos en serio, dice.