Las células solares se fabrican desde hace mucho con materiales baratos, con diferentes técnicas de impresión. Las células solares orgánicas y especialmente las células solares sensibilizadas por colorante son adecuadas para la impresión.
«Queríamos llevar la idea de las células solares impresas aún más lejos, y ver si sus materiales podrían imprimirse mediante inyección de tinta, formando imágenes y texto como las tintas de impresión tradicionales», dice Janne Halme, de la Universidad Aalto (Espoo, Finlandia), en la nota de prensa de ésta.
Cuando la luz es absorbida en una tinta ordinaria, genera calor. Una tinta fotovoltaica, sin embargo, convierte parte de esa energía en electricidad. Cuanto más oscuro es el color, más electricidad se produce, porque el ojo humano es más sensible a la parte del espectro de radiación solar que tiene la mayor densidad de energía. Por lo tanto, la célula solar más eficiente es negra como el carbón.
La idea de una célula solar colorida, con patrones, es combinar también otras propiedades que aprovechan la luz, como la información visual y los gráficos.
Por ejemplo, instalada en un dispositivo eléctrico de potencia suficientemente baja, este tipo de célula solar podría ser parte de su diseño visual, y al mismo tiempo producir energía para sus necesidades, señala Halme.
Con la impresión por inyección de tinta, el colorante fotovoltaico podría imprimirse con una forma determinada por un archivo de imagen seleccionado, y la oscuridad y la transparencia de las diferentes partes de la imagen podrían ajustarse con precisión.
Igual de eficientes
Las células solares teñidas por inyección de tinta son tan eficientes y duraderas como las células solares equivalentes elaboradas de manera tradicional. Soportaron más de mil horas de luz continua y estrés por calor sin ningún signo de degradación del rendimiento, dice el investigador postdoctoral Ghufran Hashmi.
El tinte y el electrolito que resultaron mejores los obtuvo el grupo de investigación en la Escuela Politécnica Federal Suiza de Lausana, donde Hashmi trabajó como investigador visitante.
«Lo más difícil fue encontrar disolvente adecuado para el tinte y los parámetros adecuados para la inyección, que dieran una calidad de impresión precisa y uniforme», dice la doctoranda Merve Özkan.
Los resultados de la investigación abren nuevas posibilidades para el desarrollo de células solares decorativas integradas en edificios.
Los resultados se han publicado en Energy & Environmental Science.
La investigación fue financiada principalmente por la Academia de Finlandia y el Programa de Doctorado Select+ Erasmus Mundus Joint de la Unión Europea.
Referencia bibliográfica:
Syed Ghufran Hashmi, Merve Özkan, Janne Halme, Shaik Mohammed Zakeeruddin, Jouni Paltakari, Michael Grätzel, Peter D. Lund: Dye-sensitized solar cells with inkjet-printed dyes. Energy & Environmental Science (2016). DOI: 10.1039/C6EE00826G.