Una Innovación Japonesa: Paneles Solares Elásticos que Revolucionan el Futuro de las Energías Renovables

El camino hacia la descarbonización pasa por un incremento en el uso de energías renovables. Esto ha sido claramente comprendido por muchas naciones que buscan alcanzar estas metas, enfrentar las deficiencias energéticas o superar crisis como las vividas en Pakistán. Aunque las energías renovables ya están en auge, es crucial seguir investigando para mejorar la eficiencia de tecnologías como los paneles solares. Dentro de este ámbito, las células solares orgánicas prometen mucho.

Conocidas como OPV, estas células solares utilizan polímeros y moléculas orgánicas que actúan como materiales activos. Al recibir la luz solar, sus electrones se excitan, generando pares electrón-hueco que son dirigidos hacia los electrodos para producir electricidad. Una de las ventajas de estas células es su flexibilidad, que permite su adaptación a diversas superficies.

Sin embargo, su resistencia ha sido un obstáculo, pero investigadores japoneses han desarrollado células solares orgánicas que se pueden estirar sin perder su eficiencia energética.

Paneles Solares de Alta Flexibilidad: Un Salto en la Tecnología Energética

Conocidas como IS-OPV (célula fotovoltaica orgánica intrínsecamente elástica), estas células, desarrolladas por el Centro Riken para la Ciencia de la Materia Emergente en Japón, se perfilan como una opción ideal para generadores de energía portátiles de nueva generación, debido a su flexibilidad y elasticidad superior.

Esta innovación es una gran esperanza para crear generadores de energía aplicables en la ropa, donde uno de los mayores desafíos es el constante estrés al que se someterán. La clave está en que estos paneles deben mantener su eficiencia energética incluso al ser doblados y estirados repetidamente.

Los científicos japoneses parecen haber encontrado la solución a este desafío. Según un estudio en Nature, los avances se deben al uso de una capa de transporte de agujeros de polímero PEDOT:PSS con el aditivo ION E, lo que otorga a la célula una gran elasticidad.

«ION E mejoró significativamente la elasticidad del polímero, ajustando su estructura cristalina y reforzando la adhesión entre la capa de PEDOT:PSS y el sustrato de poliuretano mediante un enlace de hidrógeno fortalecido», explican los investigadores. Este enfoque, sumado al uso de un cátodo de metal líquido eutéctico de galio-indio (EGaIn), ha permitido que la célula conserve alta eficiencia junto a destacadas propiedades mecánicas.

La inclusión de ION E aumenta significativamente la resistencia en pruebas de flexibilidad.

¿Cuál es el resultado tangible de este avance? Bajo condiciones estándar de iluminación, la celda alcanzó una eficiencia del 14,2% en la conversión de energía. Incluso con una tensión de tracción del 52%, mantuvo una eficiencia del 80% en su capacidad de conversión. Sorprendentemente, tras 100 ciclos de estiramiento con una tensión del 10%, la eficiencia era de un 95%.

Este es un paso significativo en la evolución de estas tecnologías, pero no el único. Como informa PV-Magazine, recientemente otro equipo del Riken Center logró una célula solar orgánica flexible, impermeable y con un 14,3% de eficiencia, que sólo pierde un 10% de eficiencia tras pasar por dos ciclos de lavadora de 66 minutos cada uno.

No obstante, mejorar la resistencia no es la única barrera que enfrentan estos paneles. Para avanzar en la descarbonización, es vital mejorar la eficiencia de los paneles. Actualmente, con tasas de conversión alrededor del 14%, los paneles OPV están más limitados en comparación con los de silicio, perovskita, y otras combinaciones orgánica/inorgánica.

Estos desarrollos son alentadores y muestran un progreso en la dirección correcta. Debemos estar atentos no solo a mejoras en resistencia, sino también en estabilidad y eficiencia de conversión energética.

Imágenes | Dantor, Nature