El blog de las Energías Renovables

Plásticos fotovoltaicos

14 - 09 - 2009

· Categoría Energía Solar fotovoltáica |

En 1977 algunos investigadores sorprendieron al mundo revelando la existencia de materiales plásticos (por lo tanto aislantes de corriente eléctrica), que bajo ciertas condiciones puede convertirse en conductores y ser capaces por tanto de conducir una corriente entre dos puntos. Nacieron así los plásticos semiconductores.

Esto abrió un nuevo campo de investigación ya que se combinan las propiedades mecánicas tradicionalmente asociadas a plásticos con las propiedades optoelectrónicas asociadas a los semiconductores derivados del silicio. Pero aún es más interesante poder manipular la estructura química del compuesto para tener propiedades de emisión o absorción a la carta.

La tecnología fotovoltaica no ha sido en absoluto ajena a la introducción de estos materiales en la actividad investigadora. Hoy en día es posible pensar en aplicaciones innovadoras e interesantes como ventanas transparentes fotovoltaicas que alimenten de energía a la vivienda y que adicionalmente puedan oscurecerse o aclararse acorde con la luminosidad exterior (electrocromismo), cargadores plegables y fáciles de transportar para dispositivos electrónicos o incluso tejidos fotovoltaicos para tiendas de campaña o similares.

El giro de la tecnología electrónica hacia la miniaturización, junto con el avance de diferentes técnicas Electroquímicas, ha dado lugar a un nuevo campo de trabajo; la Nanotecnología. Mediante estas técnicas es posible fabricar nanocristales coloidales (partículas a escala nanométrica) con estructura cristalina y propiedades optoelectrónicas similares a los semiconductores. La gran variedad de materiales a utilizar, así como las diferentes formas de las nanoestructuras que se pueden fabricar, hacen que sea ésta una de las tecnologías en las que cabe esperar u mayor desarrollo de eficiencias en los próximos años.

Resumiendo, materiales plásticos similares a los que nos rodean en nuestra vida cotidiana, tienen la habilidad de convertir energía solar en energía eléctrica. Este proceso tiene lugar a través de cuatro pasos:

• Absorción de luz y creación de pares de carga positivo-negativos, ligados a temperatura ambiente por fuerzas de origen coulombiano –excitones-.
• Creación de portadores de carga libres, positivos y negativos, a través del fenómeno de transferencia de carga entre materiales con diferentes propiedades eléctricas.
• Transporte de las cargas a través de los diferentes materiales evitando que se recombinen.
• Recolección de las cargas en los electrodos metálicos opuestos generando así una corriente eléctrica entre estos dos puntos.

Con el propósito de maximizar la eficiencia de una célula solar, se pueden utilizar conjuntamente nanocristales inorgánicos y polímeros semiconductores con el objetivo de:

• Optimizar la absorción y ajustarla en el mayor grado posible al espectro de emisión solar.
• Facilitar la disociación de excitones mediante la inclusión de múltiples heterouniones internas nanocristal-polímero, semejantes a uniones p-n.
• Aprovechar su mayor movilidad de portadores de carga para transportar los electrones hasta los contactos metálicos sin recombinarse con los portadores de carga positivos que viajan por la fase polimérica del film.

Debido a la versatilidad, facilidad de procesado y sobre todo coste de fabricación, estos materiales multifuncionales dan origen a un sinfín de aplicaciones fotovoltaicas impensables hace unos años. El avance imparable de la nanotecnología y el desarrollo de nuevas técnicas electroquímicas ha hecho viable la incorporación de materiales nanoestructurados a dispositivos orgánicos mejorando así su eficiencia.

No es raro encontrar ya muchas aplicaciones de este tipo en el mercado, desde módulos fotovoltaicos flexibles, mochilas con cargador solar incorporado, o las anteriormente nombradas ventanas fotovoltaicas. Lo que no cabe duda es que día a día la tecnología avanza a favor de las energías renovables.

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