Abril 2019 - Año XXVII
Materiales del futuro

Células solares livianas como pompas de jabón

El Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) ha logrado crear células fotovoltáicas ultra-finas y flexibles que podrían encontrar muchos nuevos usos. Se trata de células solares tan delgadas, flexibles y ligeras que pueden ser colocadas en cualquier material o superficie, incluyendo sombreros, camisas, en un teléfono inteligente o incluso en una hoja de papel o un globo de helio.

Aunque puede tomar años para convertirse en un producto comercial, esta prueba de concepto muestra un nuevo enfoque para hacer células solares que podrían ayudar a impulsar la próxima generación de dispositivos electrónicos portátiles.

El nuevo proceso se describe en un documento elaborado por el profesor del MIT Vladimir Bulovi´c, quien dice que la clave para el nuevo enfoque es hacer la célula solar, el sustrato que la soporta y un recubrimiento protector para protegerla del medio ambiente, todo en un solo proceso.

El sustrato está hecho “in situ” y nunca necesita ser manejado, limpiado o eliminado del vacío durante la fabricación, reduciendo así al mínimo la exposición al polvo u otros contaminantes que podrían degradar el rendimiento de la célula.

“El paso innovador es la comprensión de que se puede hacer crecer el sustrato al mismo tiempo, a medida que crece el dispositivo”, dice Bulovi´c.

En este experimento inicial de prueba de concepto, el equipo utilizó un polímero flexible común llamado parileno tanto para el sustrato como para el recubrimiento, y un material orgánico llamado PAD como capa de absorción de luz primaria.

El parileno es un revestimiento de plástico, disponible comercialmente, muy utilizado para proteger los dispositivos biomédicos implantados y las placas de circuito impreso del daño del medio ambiente.

Todo el proceso se lleva a cabo en una cámara de vacío a temperatura ambiente y sin el uso de ningún disolvente, a diferencia de la fabricación de células solares convencionales, que requiere altas temperaturas y productos químicos agresivos.

En este caso, tanto el sustrato como la célula solar se “cultivan” usando técnicas de deposición de vapor establecidas.

El equipo hace hincapié en que estas elecciones particulares de los materiales eran sólo ejemplos, y que la clave de la innovación está en el proceso de fabricación en línea del sustrato.

Diferentes materiales podrían ser utilizados para las capas de sustrato y de encapsulación, y otros tipos de materiales para las celdas solares de película delgada, incluyendo puntos cuánticos o perovskitas, podrían ser sustituidos por las capas orgánicas utilizadas en las pruebas iniciales.

Actualmente el equipo ha alcanzado las células solares completas más delgadas y ligeras que se hayan hecho.

Para demostrar cuán delgadas y ligeras son las células, los investigadores colocaron una celda en la parte superior de una burbuja de jabón, sin que ésta explote.

Los investigadores reconocen que esta célula puede ser demasiada delgada como para ser práctica, pero las películas de parileno de espesores de hasta 80 micras pueden depositarse fácilmente usando equipos comerciales, sin la pérdida de los otros beneficios de la formación de sustrato en línea.

Las células solares finales ultrafinas y flexibles, incluyendo sustrato y recubrimiento, son sólo una quincuagésima parte del grosor de un cabello humano y una milésima parte del grosor de células equivalentes sobre sustratos de vidrio, unos dos micrómetros de espesor; sin embargo, convierten la luz solar en electricidad tan eficientemente como sus homólogas basadas en vidrio.

El sustrato y la célula solar podrían depositarse directamente en la tela o papel, por ejemplo.

Mientras que la célula solar en este dispositivo de demostración no es especialmente eficiente, debido a su bajo peso, su relación potencia-peso es de las más altas jamás alcanzada. Ésto es importante para aplicaciones donde el peso es importante, como en naves espaciales o en globos de helio a gran altura usados para investigación.

Mientras que un módulo solar a base de silicio típico, cuyo peso está dominado por una cubierta de vidrio, puede producir alrededor de 15 vatios de potencia por kilogramo de peso, las nuevas células ya han demostrado una potencia de 6 vatios por gramo, aproximadamente 400 veces mayor. “Podría ser tan ligera que ni siquiera sabrá que está ahí, en su camisa o en su cuaderno”, dice Bulovi´c. Estas células podrían ser simplemente un complemento a las estructuras existentes.

Nombre: Células Fotovoltáicas

Características:

  • Convierten la luz solar en electricidad.
  • Ultra-livianas.
  • Flexibles.

Estado: en estudio.

Fuente: Jean, J., Wang, A., & Bulović., V. (Abril 2016). In situ vapor-deposited parylene substrates for ultra-thin, lightweight organic solar cells. Organic Electronics (31), p. 120-126.

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