Ahora las células solares son tan ligeras que pueden reposar en una burbuja de jabón - World Energy Trade

Ahora las células solares son tan ligeras que pueden reposar en una burbuja de jabón

Pueden alimentar una nueva gama de dispositivos como Drones o incluso robots

Pueden alimentar una nueva gama de dispositivos como Drones o incluso robots

Investigación, Desarrollo e Innovación
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La celda solar organica ultrafina es lo suficientemente ligera y flexible como para descansar sobre la superficie de una burbuja de jabón y es totalmente impresa por inyección de tinta, dice la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología, autores del estudio

Las células solares pueden ahora realizarse tan finas, ligeras y flexibles que pueden descansar en una burbuja de jabón. Las nuevas células, que capturan eficientemente la energía de la luz, podrían ofrecer una forma alternativa de alimentar nuevos dispositivos electrónicos, como los parches médicos para la piel, donde las fuentes de energía convencionales no son adecuadas.

"Los tremendos avances en materia de piel electrónica para robots, sensores para dispositivos como drones y biosensores para detectar enfermedades son todos limitados en términos de fuentes de energía", dice Eloïse Bihar, un postdoctorado en el equipo de Derya Baran, que dirigió la investigación.

"En lugar de baterías voluminosas o de una conexión a una red eléctrica, pensamos en utilizar células solares orgánicas ligeras y ultrafinas para cosechar energía solar, ya sea en el interior o en el exterior".

Hasta ahora, las células solares orgánicas ultrafinas se hacían típicamente por centrifugado o evaporación térmica, que no es escalable y que limitan la geometría del dispositivo.

Esta técnica implicaba el uso de un material transparente y conductor, pero frágil e inflexible, llamado óxido de indio y estaño (indium tin oxide, ITO, por sus siglas en inglés) como electrodo.

Para superar estas limitaciones, el equipo aplicó la impresión por inyección de tinta. "Formulamos tintas funcionales para cada una de las capas de la arquitectura de la célula solar", dice Daniel Corzo, un estudiante de doctorado del equipo de Baran.

La impresión por inyección de tinta es algo común en el sector solar

Figura 1. La impresión por inyección de tinta es algo común, pero un desafío clave de la investigación fue desarrollar una tinta funcional para poder imprimir estos diminutos paneles solares.

En lugar de ITO, el equipo imprimió un polímero conductor transparente y flexible llamado PEDOT:PSS, o sulfonato de poliestireno poli (3,4-etilendioxitiofeno).

Las capas de los electrodos se intercalaron con un material fotovoltaico orgánico que capta la luz. Todo el dispositivo podía ser sellado dentro de parileno, una capa protectora flexible, impermeable y biocompatible.

Aunque la impresión por inyección de tinta es muy susceptible de ser ampliada y de fabricación a bajo costo, el desarrollo de las tintas funcionales fue un desafío, señala Corzo.

"La impresión por inyección de tinta es una ciencia en sí misma", dice. "Las fuerzas intermoleculares dentro del cartucho y la tinta deben ser superadas para expulsar las finas gotas de la boquilla muy pequeña. Los disolventes también juegan un papel importante una vez que la tinta se deposita porque el comportamiento de secado afecta a la calidad de la película."

Las células fotovoltaicas orgánicas impresas poseen una eficiencia del 4,73%

Después de optimizar la composición de la tinta para cada capa del dispositivo, las células solares se imprimieron en vidrio para probar su rendimiento.

Alcanzaron una eficiencia de conversión de energía (power conversion efficiency, PCE, por sus siglas en inglés) del 4,73%, superando el récord anterior del 4,1% para una célula totalmente impresa.

Por primera vez, el equipo también demostró que podía imprimir una célula en un sustrato flexible ultrafino, alcanzando una PCE del 3,6%.

"Nuestros hallazgos marcan un peldaño para una nueva generación de células solares versátiles, ultraligeras e impresas que pueden ser usadas como fuente de energía o integradas en dispositivos médicos implantables o basados en la piel", dice Bihar.

 

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