En una iniciativa conjunta entre la Universidad de Córdoba y el Instituto Max Planck de Investigación en Estado Sólido (Alemania), se está avanzando significativamente en el desarrollo de una batería solar compuesta por un material fácil de obtener y sintetizar, no tóxico y ampliamente disponible. Se trata de un tipo de carbono nitruro 2D. Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista Advanced Energy Materials.
Energía Solar: Mejora y Sostenibilidad
La energía solar está en auge y su perfeccionamiento es crucial en el tránsito ecológico hacia un uso más sostenible de las fuentes de energía. El reto reside en incrementar la capacidad de las tecnologías solares para capturar luz, convertirla en energía y ponerla a disposición para satisfacer las necesidades energéticas.
El almacenamiento de la energía captada es un elemento crítico en este proceso, ya que la energía solar presenta intermitencias inherentes. Este hecho ha llevado a la concepción de la «batería solar«, un dispositivo que aúna en una única estructura las células solares para captar la luz y el almacenamiento de su energía, permitiendo su uso posterior según se requiera.
Diseño Avanzado: La Batería Solar de Carbono Nitruro 2D
El investigador Alberto Jiménez-Solano, del Departamento de Física de la Universidad de Córdoba, en conjunto con un equipo del Instituto Max Planck de Investigación en Estado Sólido, han realizado un estudio explorando las características de diseño de una batería solar con base en carbono nitruro 2D.
En palabras de Jiménez-Solano, en el grupo de la profesora Bettina V. Lotsch del Instituto Max Planck, «habían conseguido sintetizar un material capaz de absorber luz y almacenar esa energía para su posterior uso a demanda«, de donde surgió la idea de usarlo para crear una batería solar.
Para implementar su idea, el equipo primero tuvo que hallar una forma de depositar una capa delgada de este material [carbono nitruro de potasio 2D, poli(imida de heptazina), K-PHI] en una estructura estable, dada su presentación normal en polvo o suspensiones acuosas de nanopartículas.
Características y Funcionamiento
El trabajo previo ha permitido presentar este diseño de batería solar. Mediante la combinación de simulaciones ópticas y experimentos fotoelectroquímicos, han logrado explicar las características de alto rendimiento del dispositivo en la captura y almacenamiento de energía solar.
La estructura física del dispositivo consta de un cristal de alta transparencia, revestido con una capa conductora transparente, seguido de varias capas de materiales semitransparentes con distintas funciones y, finalmente, otro cristal conductor que cierra el circuito. Este diseño, similar a un sándwich, ha sido estudiado para maximizar tanto la absorción como el almacenamiento de luz, y permite la captura de luz por ambos lados, gracias a su carácter semitransparente.
La batería solar mostró ciertas ventajas cuando se la ilumina desde atrás, aspecto que fue dilucidado gracias a la realización de un diseño teórico inicial acorde a las restricciones experimentales. Con este proyecto de ciencia básica, los investigadores exploran los límites experimentales, proponiendo diseños factibles para estas baterías solares.
Versatilidad y Próximos Pasos
Este dispositivo promete ser altamente versátil, permitiendo la obtención de una corriente grande y única (como la requerida por un flash fotográfico), y una corriente más pequeña, que podría mantenerse en el tiempo (como la necesaria para un teléfono móvil).
El estudio ha demostrado el rendimiento de este dispositivo, fabricado a partir de un material inofensivo, abundante y sostenible ambientalmente (extraído de la urea), que es fácil de sintetizar. Las siguientes etapas implican continuar estudiando su funcionamiento en diversas situaciones fuera del laboratorio, y adaptarlo a las diferentes posibilidades y necesidades de fabricación.
Vía www.uco.es
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