Células solares que se pueden aplicar como pintura

Unos investigadores coreanos han desarrollado con éxito una célula solar procesable en solución orgánica de alta eficiencia para grandes superficies, y lo han conseguido controlando la velocidad bajo la que la solución de las materias primas para las células solares se solidifica después de ser aplicada.

El equipo dirigido por la Dra. Hae Jung Son del Centro de Investigación de Híbridos Fotoelectrónicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST) anunció que han identificado la diferencia en el mecanismo de formación de la película entre un área pequeña y una gran área de células solares orgánicas en un proceso de solución y, al resolver la cuestión relativa a la tecnología de proceso relacionada, desarrollaron un sistema fotovoltaico orgánico de gran área y alta eficiencia.

Si fuera posible fabricar un material fotovoltaico en forma de pintura que se pueda aplicar a cualquier superficie, como el exterior de un edificio o un automóvil, ello permitiría lograr la autosuficiencia energética y proporcionar energía ecológica de bajo costo a quienes sufren de pobreza energética. No solo eso, será también fácil utilizar el espacio para la instalación de sistemas fotovoltaicos incluso en edificios urbanos, e idealmente, los paneles solares fotovoltaicos actuales ya viejos se podrían mantener operativos volviendo a aplicar la «pintura».

Cuando se cubre una superficie con la solución de células solares durante una prueba, el área fotoactiva que genera electricidad sigue siendo pequeña, a escala de laboratorio. Cuando se aplica a una gran superficie para producir suficiente energía eléctrica para que sea práctica, hay cuestiones relacionadas con la reducción del rendimiento y la reproducibilidad debido a las limitaciones relacionadas con los materiales y los procesos, y esto ha sido un obstáculo para la comercialización.

El equipo de la Dra. Son en el KIST reveló que los materiales orgánicos disponibles comercialmente cristalizan fácilmente, lo que los hace inadecuados para los procesos de solución de grandes áreas. En el caso del proceso de solución de gran superficie para usos industriales, el proceso mediante el cual el disolvente en el que se disuelve el material de la célula solar se evapora para formar una película se produce lentamente, lo que da lugar a aglomeraciones y otros fenómenos, y esto a su vez reduce la eficiencia de la célula solar. En cuanto al método de revestimiento por centrifugado, que es un proceso de pequeña superficie empleado en la investigación de laboratorio, el sustrato se hace girar rápidamente durante el proceso de formación de la película a fin de acelerar la evaporación del disolvente, lo que permite formar una película sin el problema ya mencionado de reducción de la eficiencia.

Basándose en esta información, los investigadores del KIST desarrollaron el sistema fotovoltaico orgánico de alto rendimiento para grandes áreas, controlando la tasa de evaporación de los disolventes tras el paso de recubrimiento en un proceso de solución para grandes áreas, como una forma de formar una película optimizada para el rendimiento de las células solares. Como resultado, se obtuvieron sistemas fotovoltaicos orgánicos de alta eficiencia para grandes áreas con un 30% más de eficiencia de conversión de energía que los sistemas fotovoltaicos existentes.

La Dra. Son dijo: «Este estudio ha contribuido no solo a aumentar la eficiencia de las células solares procesables en solución de próxima generación, sino también al desarrollo de la tecnología básica para la fabricación de materiales de células solares de gran superficie necesarios para una comercialización práctica». (Fuente: NCYT Amazings)