Científicos desarrollan una placa solar más fina que un pelo humano

Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachussets (MIT), en EEUU, ha desarrollado una técnica de fabricación escalable para producir células solares ultrafinas y ligeras que se pueden añadir sin problemas a cualquier material.

Esta tecnología solar liviana cuyo hallazgo se ha publicado en la revista científica Small Methodsse puede integrar fácilmente en entornos construidos con necesidades mínimas de instalación.

Las células solares de película delgada pesan unas 100 veces menos que las células solares convencionales y generan unas 18 veces más energía por kilogramo, señala el MIT en un comunicado, y pueden convertir rápida y fácilmente cualquier superficie en una fuente de energía.

"Estas células solares duraderas y flexibles, que son mucho más delgadas que un cabello humano, están pegadas a una tela fuerte y liviana, lo que las hace fáciles de instalar en una superficie fija", señala el MIT.

Las placas también pueden proporcionar energía sobre la marcha como un tejido de energía portátil o transportarse y desplegarse rápidamente en ubicaciones remotas". Tienen una centésima parte del peso de los paneles solares convencionales, generan 18 veces más energía por kilogramo y están fabricadas con tintas semiconductoras utilizando procesos de impresión que podrán producirse a escala en el futuro en grandes áreas.

También podrían integrarse en las velas de un barco para proporcionar energía en el mar, adherirse a tiendas de campaña y lonas que se despliegan en operaciones de emergencia y desastres naturales o bien las alas de drones para ampliar su alcance de vuelo.

Vladimir Bulovi, líder del Laboratorio de Electrónica Orgánica y Nanoestructurada (ONE Lab), director de MIT.nano, y autor principal del trabajo, explica que frente a las células solares de silicio convencionales, frágiles ya que deben revestirse de vidrio y empaquetarse en un marco de aluminio pesado y grueso, ya se había desarrollado una nueva generación de materiales tan ligeros que pueden colocarse sobre una pompa de jabón. "Pero para fabricar estas células solares ultrafinas eran necesarios procesos complejos basados en el vacío, que pueden ser costosos y difíciles de ampliar".

En este trabajo, los investigadores se propusieron desarrollar células solares de película delgada que fueran completamente imprimibles, utilizando nanomateriales que se encuentran en forma de tintas electrónicas imprimibles.

"Se recubre la estructura de la celda solar utilizando un recubridor de matriz ranurada, que deposita capas de los materiales electrónicos en un sustrato liberado preparado que tiene solo 3 micrones de espesor. Mediante serigrafía (una técnica similar a cómo se añaden diseños a las camisetas serigrafiadas), se deposita un electrodo sobre la estructura para completar el módulo solar", explica el MIT. Luego, los investigadores pueden despegar el módulo impreso, que tiene un grosor de aproximadamente 15 micrones, del sustrato de plástico, formando un dispositivo solar ultraligero.

Pero estos módulos solares delgados e independientes son difíciles de manejar y pueden romperse fácilmente. Para resolver este desafío, el equipo del MIT buscó un sustrato liviano, flexible y de alta resistencia al que pudieran adherirse las células solares. Identificaron los tejidos como la solución óptima, ya que proporcionan resistencia mecánica y flexibilidad con poco peso añadido.

Encontraron un material ideal: un tejido compuesto que pesa solo 13 gramos por metro cuadrado, conocido comercialmente como Dyneema, hecho de fibras que son tan fuertes que se usaron como cuerdas para levantar el crucero hundido Costa Concordia desde el fondo del mar Mediterráneo. Añadiendo una capa de cola curable por UV, de tan solo unas micras de espesor, adhieren los módulos solares a las láminas de este tejido, lo que forma una estructura solar ultraligera y mecánicamente robusta. "Nuestro enfoque desvincula la fabricación de células solares de su integración final", señalan los autores.