Un equipo de investigación internacional, en el que participan la australiana Sincroton, la japonesa RIKEN, la Universidad de Monash, la Universidad de Tokio y la Universidad de California, ha desarrollado una célula fotovoltaica súper delgada que tiene alta eficiencia, una máxima capacidad mecánica de flexión y estiramiento, y capacidades para proporcionar una fuente de energía duradera.
La investigación se ha recogido en un par de trabajos publicados en las revistas Joule y PNAS (Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EEUU). En el artículo de Joule, los investigadores desarrollaron con éxito nuevos materiales foto absorbentes mecánicamente robustos que pueden hacer células solares ultra flexibles. Estas celdas pueden lograr una eficiencia de conversión de potencia del 13% con una retención de eficiencia del 97% después de 1000 ciclos de flexión y una retención de eficiencia del 89% después de 1000 ciclos de estiramiento.
“La eficiencia de conversión de energía considera cuánta energía solar se puede convertir en electricidad. La energía solar iluminada en la Tierra es de 1000 vatios por metro cuadrado. Nuestro dispositivo puede producir 130 vatios de electricidad por metro cuadrado. La eficiencia del 13% que pudimos lograr es una de las más altas en células solares orgánicas”, dijo Wenchao Huang, investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Monash.
En el documento de PNAS, las pruebas han demostrado que cuando esta célula solar se trató con un método especial, su rendimiento solo había disminuido un 4,8% después de unas asombrosas 4.736 horas; podría funcionar durante más de 20.000 horas, aproximadamente 2,5 años, con una degradación mínima, y tenía una vida útil estimada de 11,5 años.
Con un tamaño de solo 2 cm2, esta célula solar es lo suficientemente ligera como para ser sostenida por un pétalo de flor y puede generar 9,9 vatios de energía por gramo.
Con más pruebas, este dispositivo revolucionario podría usarse como reemplazo de baterías en una serie de tecnologías futuras como teléfonos móviles, relojes, Internet de las cosas (IoT) y en biosensores.
“Actualmente, las células solares de silicio son la tecnología dominante en el mercado fotovoltaico, que se encuentran comúnmente en las instalaciones de los tejados. Pero, su naturaleza frágil significa que las células solares exhiben un bajo rendimiento cuando están dobladas o estiradas”, dijo Huang.
“Aquí, hemos desarrollado una célula solar orgánica ultra flexible con un espesor total de solo tres micrómetros, una de las células solares más delgadas del mundo. Nuestras células solares ultra flexibles pueden lograr simultáneamente una eficiencia de conversión de energía mejorada, excelentes propiedades mecánicas y una estabilidad robusta. Esto las convierte en un candidato muy prometedor como fuente de energía en la electrónica portátil para realizar un monitoreo a largo plazo de varias señales fisiológicas, como las frecuencias cardíacas y respiratorias".
Los investigadores desarrollaron nuevos materiales y un método simple de recocido posterior para mejorar la estabilidad mecánica y ambiental de la energía fotovoltaica orgánica, sin ineficiencia, para mejorar la estabilidad y la escalabilidad. El recocido es un tratamiento térmico que altera las propiedades físicas, y algunas veces químicas, de un material para reducir su degradación.
Estas células solares fueron fabricadas y probadas en un laboratorio en Japón con equipos avanzados de deposición y caracterización de película delgada. Algunas partes cruciales de esta investigación con respecto a la física del dispositivo se llevaron a cabo en el Laboratorio de Energía Renovable en la Universidad de Monash y el Sincrotrón australiano.
A pesar de su tamaño, estas células solares de bajo costo se pueden reproducir fácilmente con tecnología de impresión continua, lo que las hace ideales para el seguimiento rápido y la producción en masa de tecnología portátil.
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