Células fotovoltaicas orgánicas abaratarán la producción de energía solar

Una fina capa de una película orgánica fotovoltaica, aplicada en las ventanas o en los tejados de casas particulares y negocios alrededor del mundo, abre una nueva posibilidad para generar energía solar a muy bajo coste.

Esto es, por lo menos, lo que espera la empresa británica Carbon Trust , que ha anunciado una inversión de 5 millones de libras en un proyecto para mejorar el magnífico potencial que tiene esta tecnología para producir y comercializar energía. Esta empresa se ha puesto como meta haber desplegado más de 1GW de paneles fotovoltaicos orgánicos en 2017 por todo el Reino Unido. Según Carbon Trust, su instalación podría ahorrar, cada año, un millón de toneladas de emisiones de CO2 a la atmósfera

El proyecto está liderado también por la Universidad de Cambridge y Technology Partnership. Juntos esperan poder aumentar la eficiencia y la duración de la tecnología orgánica fotovoltaica. Otro de los objetivos del equipo que trabaja en este proyecto es idear una técnica de fabricación para producirla de un modo barato y eficiente energéticamente.

Dos tipos de polímeros

Las fuentes de energía basadas en células fotovoltaicas orgánicas se han hecho muy populares y han llamado la atención de algunas empresas del sector porque, a priori, es una tecnología mucho más barata de producir que las células fotovoltaicas de silicio, que es el material más extendido en la actualidad para fabricarlas.

Esta película orgánica fotovoltaica está hecha a partir de polímeros, que son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeras. En concreto, se trata de una película de material plástico hecho de dos tipos diferentes de polímeros. El primer tipo tiene la propiedad de liberar electrones cuando es golpeado por fotones de luz; mientras que el segundo lo que hace es admitir dichos electrones.

Para que las células solares incrementen su producción de electricidad, los investigadores deben mejorar el diseño del material. Para hacer esto, necesitan comprender mejor qué ocurre cuando la luz se convierte en electrones sobre la película de polímeros.

Según parece, la carga de electricidad negativa se queda en el primer tipo de polímeros y la positiva en el otro. El gran reto es transportar los electrones fuera del material hacia unos electrodos de metal para que puedan ser volcados en la red eléctrica convencional.

Poca eficiencia todavía

La mayor parte de los paneles solares de silicio son capaces de generar electricidad con algo más de un 10% de eficiencia. Hasta ahora, los desarrollos hechos por Carbon Trust de células con base de polímeros han alcanzado una eficiencia de entre un 2% y 5%.

Según los responsables de esta investigación, partir de un 5% no es una mala cifra, pero el gran reto en los próximos años será hacer que las células solares hechas de polímeros alcancen un porcentaje de eficiencia equiparable a las hechas con silicio.

La fabricación de células fotovoltaicas en un laboratorio es a menudo una tarea complicada. El proceso comienza poniendo una gota de una mezcla de polímeros sobre un sustrato cristal. Después, esa gota se extiende hasta formar una fina película.

Los investigadores se centran ahora en desarrollar una forma de hacer este mismo procesos pero a escala industrial usando técnicas de impresión. Están barajando la posibilidad de no hacerlo mediante un sustrato de cristal y probar con uno de plástico. De esta manera, es posible fabricar las células por rollos (impensable con el cristal) de un metro de ancho.

Fabricación barata

Su fabricación sería entonces mucho más barata y eficiente energéticamente que las células hechas de silicio, ya que éstas se fabrican a grandes temperaturas, que requieren un enorme despilfarro energético. Según se calcula, una célula solar de silicio tiene que estar entre dos y tres años funcionando para “devolver” la energía que se utilizó para su fabricación.

La nueva técnica propuesta por Carbon Trust y sus socios permite la fabricación de las células a temperaturas mucho más bajas, de tal modo que el coste energético será radicalmente menor.

“Creemos que esta tecnología es nuestra mejor opción para reducir radicalmente el coste de producción de células fotovoltaicas, hasta tal punto que en diez año la electricidad generada mediante este proceso podría ser tan barata como la generada actualmente”, comenta Tom Delay, director ejecutivo de Carbon Trust, en un comunicado.

La intención de sus creadores es que las finas películas de células fotovoltaicas se coloquen en gran variedad de superficies, como ventanas y tejados, para poder captar energía solar. También podrían funcionar como fuente de alimentación de algunos dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles y ordenadores portátiles.

La investigación para producir células fotovoltaicas de un modo más sencillo y barato está de plena actualidad. Hace unas semanas, Tendencias XXI ya se hacía eco de una investigación de la empresa norteamericana Applied Materials, que está empleando la misma técnica usada para fabricar pantallas de cristal líquido (LCD) para la producción de células solares. Al parecer, esta nueva línea de producción abarataría la generación de energía solar cerca de un 20%.