La producción a gran escala de células solares orgánicas con una alta eficiencia y un impacto medioambiental mínimo es posible gracias a un nuevo principio de diseño desarrollado en la Universidad de Linköping.
Producción de células solares no tóxicas y eficientes: un paso hacia la sostenibilidad
La producción a gran escala de células solares orgánicas altamente eficientes y con un impacto ambiental mínimo ya es posible gracias a un nuevo principio de diseño desarrollado en la Universidad de Linköping, Suecia. En un estudio publicado en la revista Nature Energy, los investigadores analizaron la forma y la interacción molecular en estas células solares.
Según Feng Gao, profesor de optoelectrónica en LiU, “Con la electrificación y el desarrollo de la inteligencia artificial, probablemente veremos un aumento significativo en la demanda mundial de energía. Esa electricidad debe provenir de fuentes sostenibles para frenar el cambio climático”.
Entre estas fuentes, las células solares destacan como una solución clave. Como complemento a las tradicionales células de silicio, se están desarrollando varias variantes alternativas, siendo una de las más prometedoras las basadas en plásticos conductores eléctricos, también conocidos como electrónica orgánica.
Ventajas de las células solares orgánicas
Las células solares orgánicas tienen múltiples ventajas:
- Bajo costo y fácil fabricación.
- Ligereza y flexibilidad. Estas características permiten instalarlas en ventanas, interiores e incluso en prendas de ropa para alimentar dispositivos electrónicos personales.
- Incremento de eficiencia. Actualmente, pueden convertir aproximadamente un 20 % de la luz solar en electricidad, acercándose a la eficiencia de las células solares tradicionales.
A pesar de sus beneficios, la producción de estas células presenta un desafío ambiental: el uso de disolventes químicos tóxicos durante su fabricación.
Hacia una producción libre de tóxicos
El proceso convencional implica una mezcla física que se deposita sobre un sustrato, donde el disolvente se evapora. Sin embargo, los disolventes utilizados son perjudiciales para el medio ambiente y la salud humana. Feng Gao enfatiza que “para producir células solares orgánicas a gran escala mediante tecnologías como la impresión, necesitamos métodos libres de toxinas. De lo contrario, no serán sostenibles”.
El equipo de investigación, en colaboración con colegas de China y Estados Unidos, ha desarrollado un enfoque innovador para producir células solares utilizando disolventes amigables con el medio ambiente. Esto fue posible gracias al mapeo detallado de la interacción molecular entre los materiales transportadores de electrones y los disolventes, empleando técnicas avanzadas de rayos X de sincrotrón y neutrones.
Principios de diseño para una fabricación sostenible
Los investigadores establecieron un principio de diseño que permite utilizar diversos disolventes inocuos, con la esperanza de que incluso el agua pueda servir como disolvente en el futuro. Este avance responde a uno de los mayores desafíos en este campo: comprender la relación entre la morfología y el rendimiento en las células solares orgánicas.
La clave está en estudiar los procesos dinámicos de transporte de carga que ocurren en estructuras a nanoescala y en interfaces moleculares. Según Feng Gao, este enfoque abre el camino para fabricar células solares orgánicas ambientalmente sostenibles.
Un futuro prometedor para la energía solar orgánica
Gracias a estos desarrollos, la tecnología de células solares orgánicas tiene un mayor potencial de comercialización a gran escala. Además de ser no tóxicas, estas células podrían integrarse en múltiples aplicaciones, desde edificios inteligentes hasta dispositivos portátiles, contribuyendo así a un modelo energético más limpio y sostenible.
Con este avance, se refuerza la posición de las energías renovables como eje central para satisfacer las necesidades energéticas futuras y combatir el cambio climático.
Vía liu.se
Imágenes: Thor Balkhed
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