Dar con materiales que permitan tirar a la baja los costes de los paneles solares, manteniendo su eficiencia, es una de las tareas en las que más empeño está poniendo la comunidad científica internacional. En esa carrera de fondo, un equipo investigador acaba de diseñar unas celdas solares a base de plástico fáciles de imprimir y que mantienen una eficiencia del 9,12%.
El porcentaje es todo un hito en un campo sobre el que muchos están trabajando: la creación de sistemas solares de materiales plásticos basados en la combinación de polímeros orgánicos conductores. Los progresos en este terreno son importantes, puesto que darían lugar a celdas solares más ligeras y mucho más baratas. Sin embargo, los investigadores enfrentan varios desafíos para progresar en el aprovechamiento del plástico para la tecnología solar. El fundamental, que en estos diseños la eficiencia está absolutamente condicionada por la manera en la que se mezclan los distintos materiales que componen las celdas, y por cómo estos cristalizan en capas finas.
“Las células solares orgánicas convencionales han logrado ya un buen nivel de eficiencia, pero los capas de polímeros en estos equipos suelen requerir de procesamientos especiales para asegurar una cristalización correcta”. Lo explica Yutaka Ie, líder del equipo que ha dado con una alternativa que facilita la producción de estas células, al superar los procesos extremadamente complejos y delicados.
Dentro de este trabajo desarrollado mano a mano por la Universidad de Osaka y el instituto alemán para la investigación de polímeros Max Planck, los científicos han concentrado sus esfuerzos en el rediseño de las celdas a partir de la combinación de polímeros amorfos. Así, partiendo de un polímero preparado previamente por el mismo equipo, este se concentró en añadir un componente a la estructura de las celdas que mejorase la conductividad de sus agujeros. Con esto, tal y como luego confirmaron, se lograrían elevar el rendimiento de conversión de energía solar.
Para comprender el mecanismo anterior, desde la Universidad de Osaka aclaran el funcionamiento de las celdas solares orgánicas. Así, en ellas todo se basa en la activación de los electrones en el polímero, algo que se produce gracias a la energía de la luz. Una vez esto ocurre, los electrones se transfieren hacia una molécula de fullereno con forma de balón y, de ahí, se mueven hacia el positivo de la célula solar. Ese espacio que dejan los electrones durante el proceso es lo que se conoce como agujero. Para que el sistema funcione, este también debe moverse a través del polímero hacia el otro lado del equipo para completar el circuito.
Al detectar que ahí, en la conductividad de los agujeros, radicaba la clave, los científicos completaron su rediseño y, sin acudir a aditivos disolventes ni a tratamientos térmicos, dieron con una solución que mejora la eficiencia de este tipo de celdas, para llevarla hasta el 9,12%.
Los expertos, que acaban de publicar los resultados de su investigación, están esperanzados con esta aproximación. Y es que, en un momento de transición hacia el aprovechamiento masivo de la energía solar para el consumo de hogares, industrias y dispositivos de prácticamente cualquier naturaleza, su avance podría suponer un espaldarazo de saltar del laboratorio a la fase comercial. “Que hayamos sido capaces de producir estas celdas sin prestar demasiada atención a la estructura cristalina de las capas de polímero podría permitirnos producir en masa estos equipos simplemente con métodos de impresión”. Es lo que avanza el coautor de esta investigación, Yoshio Aso, quien anticipa que, de alcanzarse esa etapa y extenderse las celdas plásticas propuestas, los costes de la tecnología solar se reducirían de forma muy sensible.
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