En la ingeniería solar se ha iniciado una carrera para crear paneles solares flexibles de un grosor casi imposible. Por eso, investigadores de la Universidad de Stanford acaban de lograr una eficiencia récord en un prometedor grupo de nuevos materiales fotovoltaicos ultrafinos.
Fabricados con dicalcogenuros de metales de transición (transition metal dichalcogenides, TMD, por sus siglas en inglés), los materiales absorben niveles ultraelevados de luz solar que incide en su superficie en comparación con otros materiales solares. Estos materiales ofrecen una alternativa increíblemente ligera a los paneles solares de silicio.
La búsqueda de nuevos materiales es necesaria porque el silicio -que constituye el 95% del mercado solar actual- es demasiado pesado, voluminoso y rígido para aplicaciones en las que priman la flexibilidad, la ligereza y la alta potencia, como los dispositivos y sensores portátiles o los vehículos aeroespaciales y eléctricos.
El equipo de Stanford ha conseguido fabricar un conjunto activo de sólo unos cientos de nanómetros de grosor. El conjunto incluye el TMD fotovoltaico de diselenuro de tungsteno y contactos de oro encerrados en una capa de grafeno conductor de un solo átomo de grosor.
Todo ello está intercalado entre un polímero flexible similar a la piel y un revestimiento antirreflectante que mejora la absorción de la luz. Cuando están completamente ensambladas, las células TMD tienen menos de seis micras de grosor. Se necesitarían 15 capas para alcanzar el grosor de una hoja de papel.
Figura 1. Esquema de la sección transversal del dispositivo. Crédito: Koosha Nassiri Nazif/Universidad de Stanford.
“Imagínese un dron autónomo que se alimente de una matriz solar en su ala que sea 15 veces más fina que un trozo de papel”, afirma Koosha Nassiri Nazif, doctor en ingeniería eléctrica de Stanford y coautor de un estudio. “Esa es la promesa de los TMD”.
El nuevo prototipo de Stanford alcanza una eficiencia de conversión de energía del 5,1%, la más alta registrada para células de este tipo. Sin embargo, los investigadores proyectan que podrían alcanzar prácticamente el 27% de eficiencia si se optimizan los aspectos ópticos y eléctricos.
Además, el prototipo logra una relación potencia-peso 100 veces mayor que la de cualquier TMD desarrollado hasta ahora. Su potencia específica es de 4,4 vatios por gramo, comparable a la de otras células solares de capa fina actuales. Los investigadores estiman que el límite práctico de sus células TMD es de unos notables 46 vatios por gramo.
Asimismo, las TMD son estables y fiables a largo plazo y no contienen sustancias químicas tóxicas. También son biocompatibles, por lo que podrían utilizarse en aplicaciones portátiles que requieran un contacto directo con la piel o los tejidos humanos.
Los investigadores probaron la flexibilidad y robustez de sus dispositivos doblándolos alrededor de un cilindro metálico de menos de un tercio de pulgada de grosor. “Potentes, flexibles y duraderos, los TMD son una nueva y prometedora dirección en la tecnología solar”, concluyó Nassiri Nazif.
Noticia tomada de: Inceptive Mind / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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