Los físicos del Instituto RIKEN han desarrollado una célula solar estirable que mantiene su capacidad de convertir luz en electricidad incluso cuando se estira un 50%, con una disminución del rendimiento de solo el 20%.
Célula solar estirable sin sacrificar potencia: Una promesa para la energía renovable en dispositivos portátiles
Un grupo de físicos del Instituto RIKEN ha desarrollado una célula solar estirable que puede estirarse sin afectar significativamente su capacidad para convertir la luz en electricidad. Este avance tecnológico es especialmente prometedor para alimentar la próxima generación de dispositivos electrónicos portátiles, particularmente aquellos que se utilizan en aplicaciones médicas y de salud.
Los dispositivos portátiles actuales, como los relojes inteligentes, son capaces de monitorizar una amplia variedad de métricas de salud. Además, se están desarrollando otros dispositivos especializados para aplicaciones médicas más concretas, como el monitoreo de la glucosa o la presión arterial. Sin embargo, uno de los desafíos principales de estos dispositivos es la necesidad de recargarlos periódicamente, lo que limita su autonomía y funcionalidad.
Para superar este inconveniente, los investigadores están trabajando en el desarrollo de células solares flexibles y portátiles que puedan integrarse directamente en la ropa o incluso en la piel de los usuarios. Pero, para que estas células solares sean prácticas en el día a día, es crucial que su rendimiento no disminuya cuando se estiren debido a los movimientos del cuerpo.
Desafíos de las células solares estirables
Kenjiro Fukuda, del Centro de Ciencias de la Materia Emergente del RIKEN, explica: “Nos estamos enfocando en crear dispositivos muy delgados y flexibles. Sin embargo, estos dispositivos no tienen una estirabilidad intrínseca. Son similares al plástico que se usa para envolver alimentos: se pueden estirar un 1% o 2%, pero estirarlos un 10% es imposible, ya que se rompen con facilidad”.
Para abordar este problema, Fukuda y su equipo han trabajado en el desarrollo de células solares que sean intrínsecamente estirables. Su enfoque es bastante directo: utilizar materiales estirables en cada capa funcional de la célula solar. A pesar de que el concepto parece sencillo, lograr un equilibrio entre la estirabilidad de cada capa y su rendimiento es un desafío complejo.
Un avance prometedor
El equipo de Fukuda ha logrado desarrollar una célula solar flexible de alto rendimiento que demuestra una estirabilidad excepcional. Su eficiencia de conversión de energía solo disminuye un 20% cuando la célula se estira un 50%, es decir, se extiende a 1,5 veces su longitud original. Además, la célula mantiene el 95% de su eficiencia inicial después de haber sido estirada 100 veces en un 10%.
El componente clave de este avance es la incorporación de un compuesto orgánico llamado ION E en la capa de electrodo de la célula solar. Inicialmente, se añadió este material para mejorar la estirabilidad del electrodo. Sin embargo, los investigadores descubrieron que también tenía un efecto adicional inesperado: aumentaba la adhesión entre el electrodo y las capas circundantes, lo que mejoraba la durabilidad y flexibilidad del dispositivo en su conjunto.
El futuro de las células solares estirables
Este avance abre la puerta a una nueva generación de células solares que podrían integrarse en una amplia variedad de aplicaciones. Los dispositivos portátiles, como la ropa inteligente o sensores médicos, podrían beneficiarse de la incorporación de estas células solares, reduciendo o eliminando la necesidad de recargar las baterías. Fukuda y su equipo están centrados en ampliar el área de las células solares estirables, con el objetivo de desarrollar dispositivos que no solo sean flexibles y estirables, sino que también tengan una mayor capacidad de generación de energía.
Uno de los obstáculos actuales para lograr este objetivo es la baja conductividad del polímero utilizado para transportar la electricidad generada. Fukuda señala: “Estamos buscando formas de superar este cuello de botella, lo que permitiría un uso más eficiente de las células solares en dispositivos de mayor tamaño y capacidad”.
Aplicaciones globales y sostenibilidad
El desarrollo de células solares estirables tiene implicaciones globales para el avance de las energías renovables y la sostenibilidad. Los dispositivos electrónicos portátiles alimentados por energía solar no solo reducirán la necesidad de baterías recargables, sino que también disminuirán la huella de carbono asociada a la producción y eliminación de baterías.
En un contexto global donde se busca cada vez más la integración de tecnologías verdes, este tipo de innovación podría revolucionar el mercado de dispositivos portátiles. Además, las células solares estirables tienen el potencial de ser aplicadas en otros campos como la arquitectura, donde podrían incorporarse en materiales de construcción flexibles para crear edificios energéticamente autosuficientes. También pueden ser integradas en vehículos eléctricos, ropa deportiva y muchos otros productos que podrían beneficiarse de fuentes de energía renovables.
La investigación de Fukuda y su equipo representa un avance significativo en el campo de las energías renovables y la tecnología portátil. Las células solares estirables no solo podrían transformar la forma en que alimentamos los dispositivos portátiles, sino también tener un impacto profundo en cómo gestionamos la energía a nivel global. Al abordar desafíos clave como la estirabilidad y la conductividad, estas células solares tienen el potencial de desempeñar un papel crucial en la creación de un futuro más sostenible y eficiente en términos energéticos.
Las expectativas están puestas en que, con más avances en la investigación, las células solares estirables se conviertan en una tecnología clave para alimentar dispositivos en múltiples sectores, ofreciendo una solución flexible, eficiente y sostenible para las crecientes demandas energéticas del mundo moderno.
Vía www.riken.jp
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