La textil japonesa Toyobo Co. y el instituto de investigación del gobierno francés CEA han logrado fabricar pequeñas células fotovoltaicas orgánicas (OPV) en un sustrato de vidrio con una eficiencia de conversión del 25% -“la mayor obtenida en una habitación oscura”, según los investigadores-, y módulos OPV de prueba en un sustrato de película de PET (tereftalato de polietileno) ligero y delgado durante su proyecto de investigación conjunta. Los productos de prueba utilizan un material generador de energía para OPV que Toyobo ha estado desarrollando.
La OPV ha atraído una gran atención como una célula solar de próxima generación. Toyobo quiere poner el material en uso práctico pronto, principalmente como fuente de energía inalámbrica en dispositivos tales como sensores de temperatura, humedad y movimiento.
La célula OPV es una célula solar que se puede crear recubriendo con electrodos materiales orgánicos generadores de energía, incluidos átomos de carbono y azufre, en un sustrato de vidrio o plástico. Como puede moldearse en formas flexibles y delgadas, se adhiere fácilmente a paredes o superficies de tela donde las células solares inorgánicas predominantes no son adecuadas para la instalación. Por lo tanto, existen grandes expectativas para OPV como fuente de energía inalámbrica para sensores y dispositivos portátiles, que son indispensables para Internet de las cosas (IoT).
Toyobo ha estado desarrollando un material generador de energía para que OPV produzca salidas de alta potencia de fuentes de luz de sala con poca iluminación mediante el uso de tecnologías de síntesis orgánica que la compañía ha cultivado en sus años de investigación sobre productos químicos finos. El material puede disolverse fácilmente incluso en disolventes libres de halógenos, lo que le permite ser recubierto de manera uniforme sobre un sustrato, por lo que puede generar energía estable con poca diferencia individual.
Para que el material se pueda utilizar pronto, Toyobo realizó la investigación conjunta con CEA durante seis meses a partir de junio del año pasado, y lograron fabricar las celdas pequeñas OPV en un sustrato de vidrio con la eficiencia de conversión mayor del mundo mediante la optimización de los solventes y la técnica de recubrimiento.
En un experimento de verificación bajo luz de neón con 220 lux, equivalente al brillo de una habitación oscura, se confirmó que el producto de prueba había alcanzado una eficiencia de conversión de aproximadamente el 25%, un 60% más alta que la de las células solares de silicio amorfo comúnmente utilizadas para las calculadoras de escritorio.
También completaron módulos OPV prototipo en un sustrato de película de PET con un área efectiva de 18 centímetros cuadrados, aunque recubrieron un material generador de energía en una película de PET, que era más difícil que en un sustrato de vidrio. El módulo fue capaz de producir alrededor de 130 microvatios bajo la misma iluminación.
Toyobo planea proponer el uso de este material principalmente a los fabricantes de células solares, basándose en los conocimientos adquiridos a través de la investigación conjunta. En primer lugar, la compañía pretende tener el material utilizado en marzo de 2023 principalmente como fuente de energía inalámbrica para sensores de temperatura, humedad y movimiento.
Pedro Saavedra
30/03/2020