Un gran avance en el desarrollo de células solares orgánicas, cuyas habilidades ligeras y flexibles han sido vistas en volviendo turbinas eólicas en una prueba reciente realizada por Acciona (ver foto que ilustra la información), podría brindar un impulso muy necesario en la eficiencia y llevarlas más lejos en el camino hacia la comercialización.
Las células solares orgánicas obtienen su nombre de su composición, con ingredientes que incluyen materiales y elementos que se encuentran en plantas y animales, y tienen la promesa de ser livianos, flexibles y baratos de fabricar.
Sin embargo, se interpone en el camino de su comercialización el hecho de que aún no han alcanzado las eficiencias de conversión de la luz solar en electricidad de sus homólogas basadas en silicio.
Investigadores de la Universidad de Cambridge, en colaboración con expertos de Canadá, Bélgica, Nueva Zelanda y China, creen que podrían recuperar terreno, sin embargo, con una forma de mover energía en materiales orgánicos hasta miles de veces más rápida que hasta ahora.
En un informe publicado en la revista Science Advances, el equipo de investigación dijo que el nuevo mecanismo de movimiento, denominado "deslocalización transitoria de excitones", permitía que la energía se moviera y se transfiriera a los cables eléctricos circundantes mucho más rápido de lo normal.
“Esta mejora es posible gracias a la naturaleza mecánica cuántica de la realidad, donde la energía puede existir en muchos lugares a la vez, simultáneamente”, dijo el primer autor Alexander Sneyd, estudiante de doctorado en el Laboratorio Cavendish de Cambridge.
"Al aprovechar estos elementos de la mecánica cuántica que permiten un movimiento de energía altamente eficiente, podemos hacer células solares mejores y más eficientes".
El esfuerzo comenzó con una técnica de nanotecnología llamada "autoensamblaje impulsado por cristalización viva", que el equipo utilizó para crear nanofibras hechas de un polímero a base de azufre y carbono.
Esto permitió a los investigadores controlar con precisión la posición de cada uno de los átomos en la nanofibra orgánica para crear lo que han descrito como un material modelo "perfecto".
"Este fue realmente el secreto del éxito", dijo Akshay Rao, del Laboratorio Cavendish que dirigió la investigación. “Pudimos alcanzar un nivel de control estructural sin precedentes, con el que uno solo podía soñar hasta hace muy poco tiempo”.
Luego, el equipo apuntó con un láser a las nanofibras para imitar la luz solar y observó cómo la energía se movía a lo largo del tiempo utilizando una técnica llamada microscopía de absorción transitoria para crear "películas" del transporte de energía.
“Cuando realizamos los experimentos, nos sorprendió mucho”, explicó Sneyd. "La energía se movía a velocidades de cientos o incluso miles de veces más rápido de lo que normalmente se observa en la literatura científica".
Finalmente, se empleó un superordenador para simular, a nivel cuántico, lo que estaba ocurriendo físicamente en las nanofibras. Los resultados revelaron que la capacidad de la energía para "deslocalizarse", o estar en muchos lugares al mismo tiempo, fue la principal responsable del comportamiento inesperado.
“Este nuevo mecanismo brinda muchas oportunidades para mejorar significativamente el rendimiento de las células solares orgánicas tradicionales”, dijo el profesor Sir Richard Friend del Laboratorio Cavendish, quien codirigió el estudio.
“Pero lo que es aún más emocionante, también está abriendo perspectivas para tipos completamente nuevos de dispositivos basados en materiales orgánicos económicos y adaptables.
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