miércoles, 25 de junio de 2014

Plástico fotoeléctrico

       Desde que el hombre puso a un burro con una zanahoria en la cabeza para mover un molino, no ha dejado de buscar, una tras otra, una fuente de energía cada vez mejor que la anterior. No iba de farol James Watt cuando afirmaba que vendía lo que la gente deseaba tener: energía.
               
  Y en esas estamos, cientos de años más tarde, buscando cual es la zanahoria que hace que el burro gire más deprisa. Es esa misma curiosidad la que ha llevado al hombre a buscar energía en el astro rey: Energía solar.
                
Ya, ya sé lo que pensáis. ¿Polímeros que generan energía solar? No recuerdo haberlo visto en la carrera... pero si, es un hecho. Existen.

             Cuando un ingeniero novato piensa en placas solares se acuerda de esas grandes y rígidas placas oscuras que quizás haya visto en un campo o instaladas sobre un edificio. Sin embargo hoy os voy a hablar de otro tipo de placas solares, que aun están en desarrollo, y que a primera vista llaman la atención por ser finas láminas flexibles, que te dejan la sensación de poder literalmente “empapelar” ciertas superficies.

                Se trata de células solares fotovoltaicas (OPV, organic photovoltaics) , en las cuales se sustituye el clásico silicio de los paneles que todos hemos visto, por una serie de polímeros que desempeñen la misma función.

El funcionamiento es el mismo que en las clásicas, empleando la energía de los fotones de la luz para obtener electrones mediante el efecto fotoeléctrico, que posteriormente se direccionan para obtener una corriente eléctrica.





                La virtud de este sistema versa en cómo se ha conseguido reproducir el comportamiento de un semiconductor mediante la mezcla de polímeros y fulerenos, que son los componentes claves de la capa activa. Esto es largo de explicar, pero en el enlace del final podréis saciar vuestra curiosidad.

                La luz solar puede entrar, de forma indiferente, desde cualquiera de los electrodos. Eso sí, la cara que está expuesta a la superficie tiene que tener el electrodo transparente y contar con una protección especial. Lo normal es usar un electrodo en forma de rejilla, de plata o de aluminio, con el objetivo de dejar pasar la mayor cantidad de luz posible.

                El polímero actúa como donador de electrones, y los fulerenos como aceptadores, que tienen como función mantener la separación de carga y asegurar que el par electrón-hueco no vuelvan a unirse. Posteriormente, mediante otras capas hechas con otros materiales, las cargas son guiadas hasta formar una diferencia de potencial, con la consecuente corriente eléctrica.[1][2]

                Los OPV nacen de la búsqueda de cómo fabricar placas solares a partir de materiales más baratos, y poder producirlos a gran escala. Sus técnicas de fabricación por impresión, recubrimiento, etc, son bastante más sencillas y baratas que las de sus predecesoras.  Además presenta la ventaja de manejar finas láminas completamente flexibles respecto a las rígidas placas de silicio.
                Sin embargo, estas células no suponen, de momento, una ventaja en el rendimiento (de por sí ya bajo) de este tipo de tecnología, aunque se han llegado a rendimientos del 10% [3].

                También presentan la desventaja de ser inestables, ya que se ven muy afectadas por la condiciones ambientales, como la humedad o el oxígeno, que pueden reaccionar con la capa activa, por lo que su vida en operación ronda desde los meses hasta el año, que poco pueden hacer frente a los 25 años de duración media de las tradicionales.

                Esta tecnología aun está en una fase muy prematura de su desarrollo, pero se está investigando con mucha intensidad en el campo. Prueba de ello es el crecimiento casi exponencial de publicaciones científicas sobre las OPV en los últimos años.

Si se quiere ampliar más información al respecto recomiendo la página de los investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca. Sin duda, están haciendo un buen trabajo.

[1] Zimmermann et. al., Solar Energy Materials and Solar Cells
[2] http://plasticphotovoltaics.org/lc/lc-polymersolarcells/lc-pol-why.html

[3] Green et. al., Progress in Photovoltaics: Research and Applications 2012

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