Traducción: Brenda Moreno Espinosa
Los ingenieros han creado una nueva celda solar que funciona correctamente incluso después de ser lavada. Las celdas elásticas y resistentes al agua podrían ser usadas para hacer ropa que pueda alimentar dispositivos y sensores portátiles. También podría conducir energía a toldos, marquesinas y tiendas de campaña.
Los paneles solares convencionales están hechos de silicio rígido. Las celdas solares delgadas y flexibles hechas de polímeros orgánicos son menos eficientes, pero son fáciles y baratas de fabricar. Esto las ha hecho atractivas para dispositivos flexibles de gran superficie, especialmente en los últimos años en que los científicos han mejorado su eficiencia y longevidad; los paneles solares orgánicos pueden degradarse cuando se exponen al agua y al oxígeno. Pasaron de una eficiencia del 2 por ciento en 2007 a más del 8 por ciento en 2016.
En los últimos diez años, los investigadores han estado tratando de incorporar celdas fotovoltaicas orgánicas en los textiles. Varias empresas han estado utilizando textiles solares para fabricar productos como refugios de emergencia improvisados, toldos y equipo para actividades al exterior.
Sin embargo, estos textiles solares no son perfectos. “Es difícil para ellos lograr una alta eficiencia entre la durabilidad mecánica, el estiramiento, la estabilidad en aire y agua, así como en su capacidad de lavado “, mencionan los ingenieros del Centro Japonés para Ciencias Emergentes RIKEN, en su artículo de Nature Energy.
El desafío fue, encontrar el equilibrio entre hacer las celdas solares flexibles y resistentes a la exposición al agua y al aire. Esto se debe a que las celdas solares orgánicas están encapsuladas dentro de películas blandas de caucho para protegerlas de la humedad y el aire. No obstante, las capas de encapsulación tienen que ser ultra delgadas para las películas de flexibilidad y estiramiento, lo que compromete la protección que ofrecen.
El equipo de RIKEN superó esta dificultad mediante la doble envoltura de celdas solares. Primero intercalaron una celda solar orgánica ultra fina entre dos capas de un micrómetro de espesor de parileno, un polímero repelente de agua que se usa para recubrir placas de circuito de computadora e implantes médicos. Luego encapsularon el dispositivo entre dos películas elásticas de base acrílica. Los revestimientos transparentes permiten la entrada de luz, pero son barreras para el vapor de agua y el oxígeno.
La celda solar elástica tenía una eficiencia de casi 8 por ciento. Ese rendimiento cayó sólo alrededor del 5 por ciento cuando el dispositivo se empapó en agua durante dos horas. El dispositivo conservó el 80 por ciento de su eficiencia después de veinte ciclos de lavado, donde fue exprimido por la mitad mientras estaba mojado.
Otro dispositivo de 4 cm, generó cerca de 15 mili watts de energía. “Debido a que los microchips de baja potencia y los módulos inalámbricos para portátiles necesitan fuentes de alimentación de unos pocos mili watts, nuestros módulos fotovoltaicos orgánicos (OPV) lavables son prometedores como una fuente de energía ideal para muchos tipos de prendas”, dicen los investigadores.
Fuente: Hiroaki Jinno et al. Fotovoltaicas orgánicas elásticas y extensibles recubiertas de elastómero, para aplicación en textiles lavables. Nature Energy. 2017. Imagen: RIKEN