Células solares baratas gracias a los copolímeros de bloque

Desde mediados de la década de 1980, los investigadores del sector de la energía solar han experimentado apilando o mezclando componentes de polímeros para crear nuevas células solares, obteniendo poco éxito. En los casos en los que se logra una buena eficiencia, el costo es muy alto. Si el costo es bajo, la eficiencia es bajísima. Los resultados obtenidos en una nueva línea de investigación prometen conseguir una eficiencia aceptable y un costo muy bajo.

Esta línea de investigación se basa en una nueva versión de células solares creadas por laboratorios de la Universidad Rice en Houston y la Universidad Estatal de Pensilvania, ambas en Estados Unidos.

Los dispositivos fotovoltaicos creados en un proyecto dirigido por el ingeniero químico Rafael Verduzco de la Universidad Rice y el ingeniero químico Enrique Gomez de la Universidad Estatal de Pensilvania, se basan en copolímeros de bloque, que son materiales orgánicos autoensamblados capaces de configurarse por sí mismos en capas distintas. Estas células solares son mucho mejores que otras células que tienen compuestos poliméricos como elementos activos.

Aunque las células solares comerciales hechas de silicio convierten alrededor del 20 por ciento de la luz solar en electricidad, y las experimentales basadas en el mismo material alcanzan un 25 por ciento, la perspectiva de disponer de paneles solares menos eficientes pero muy baratos es tan interesante o más, ya que un uso extendido de la energía solar sólo se logrará si el precio de venta de los paneles solares desciende hasta niveles asequibles para el ciudadano normal.

Las nuevas células solares desarrolladas por los científicos de las dos universidades citadas alcanzan cerca de un 3 por ciento de eficiencia, pero cuentan con propiedades muy interesantes para conseguir que su costo de producción, una vez se las fabrique en cantidades industriales, sea notablemente bajo.

En la Universidad Rice se descubrió un copolímero de bloque (P3HT-b-PFTBT) que se separa en bandas de cerca de 16 nanómetros de ancho. Más interesante para los investigadores ha sido la tendencia natural de estos polímeros a formar bandas perpendiculares con respecto a superficies de vidrio. El copolímero fue creado en presencia de una capa superior de vidrio / óxido de estaño e indio (ITO, por sus siglas en inglés) a unos modestos 165 grados centígrados.

Con una capa de aluminio en el otro lado del dispositivo construido por el equipo de la Universidad Estatal de Pensilvania, las bandas de polímero se estiran de un modo que proporciona un camino claro para que fluyan los electrones.

Ya se sabía, desde la teoría, que los copolímeros de bloque son candidatos excelentes para células solares orgánicas, pero hasta ahora no se había conseguido alcanzar una eficiencia fotovoltaica lo bastante buena con ellos.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Yen-Hao Lin y Kendall Smith de la Universidad Rice, Changhe Guo y Matthew Witman de la Universidad Estatal de Pensilvania, Cheng Wang y Alexander Hexemer del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en California, y Joseph Strzalka del Laboratorio Nacional estadounidense de Argonne en Illinois, en Estados Unidos todas estas instituciones.

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