Si se fabrica un material fotovoltaico en forma de pintura que se pueda aplicar a cualquier superficie, como el exterior de un edificio o un automóvil, será posible lograr la autosuficiencia energética y proporcionar energía ecológica de bajo coste a los que sufren de pobreza energética. Ademas, será más fácil utilizar el espacio para la instalación de energía fotovoltaica incluso en edificios urbanos, e idealmente, los paneles se mantendrán operativos volviendo a aplicar la «pintura».
Investigadores en Corea del Sur dieron un paso adelante para alcanzar ese objetivo. Desarrollaron con éxito una célula de energía fotovoltaica procesable con solución orgánica, tipo pintura, de gran superficie y alta eficiencia. El logro fue posible al controlar la velocidad a la que la solución de materias primas para células solares se solidifica.
El tamaño sí importa
Hasta ahora, las células solares procesables en solución, que funcionan recubriendo la superficie con la solución de células solares, permanecen a pequeña escala, por lo que solo es utilizada en pruebas de laboratorio.
Para darle un uso práctico, es decir, para utilizarse como una fuente de aplicación en la vida diaria, debe aplicarse a un área grande. De esta manera puede producir suficiente energía eléctrica. Pero existen limitaciones relacionadas con el material y el proceso. Por ello no ha sido posible su comercialización.
En este nuevo estudio, dirigido por el Dr. Hae Jung Son del Centro de Investigación de Híbridos Fotoelectrónicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), el equipo anunció que han identificado la diferencia en el mecanismo de formación de la película entre un área pequeña y un área grande de células solares orgánicas en un proceso de solución. De esta manera, esperan resolver el problema relativo a la tecnología de proceso. En otras palabras, lograron desarrollar una energía fotovoltaica orgánica de alta eficiencia en una gran superficie.
Recubrimiento por rotación
Los investigadores del KIST aplicaron recubrimiento por rotación a la fabricación de las células fotovoltaicas orgánicas de gran superficie.
El recubrimiento por rotación de bajo coste aplica una película uniforme sobre una superficie sólida utilizando fuerza centrífuga y una interfaz líquido-vapor. Se utiliza en la investigación fotovoltaica orgánica durante la formación de películas para acelerar la evaporación del disolvente.
Los investigadores dijeron que el recubrimiento por rotación permite películas de heterounión masiva (BHJ) para células orgánicas de gran área que funcionan mejor y son más replicables que las películas producidas sin el proceso. “Los materiales orgánicos disponibles comercialmente se cristalizan fácilmente, lo que los hace inadecuados para procesos de solución de gran superficie”, explicó equipo.
Basándose en esta información, los investigadores desarrollaron energía fotovoltaica orgánica de gran superficie de alto rendimiento controlando la tasa de evaporación del disolvente después del paso de recubrimiento. Como resultado, se lograron sistemas fotovoltaicos orgánicos de gran superficie, con un 30% más de eficiencia de conversión de energía que los fotovoltaicos existentes.
Pintados de energía
Esta investigación abre un nueva ruta hacia un prometedor futuro de energías limpias, de bajo coste. Puede ser una tecnología fácil de utilizar tanto en grandes ciudades como en lugares apartados, en países industrializados y en las naciones más pobres. Cada vez está más cerca la energía fotovoltaica aplicable en forma de pintura.
«Los principios básicos de diseño de los materiales de células solares capaces de utilizar la solución en áreas grandes de alta calidad acelerarán el desarrollo de células solares procesables en solución en el futuro», dijo el Dr. Hae Jung Son.
Este estudio «ha contribuido no solo a aumentar la eficiencia de células solares procesables con solución de próxima generación, sino también el desarrollo de tecnología central para fabricar materiales de células solares de gran superficie necesarios para la comercialización», agregó.
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