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  • Árboles utilizados para crear reciclables, célula solar eficiente

    Esta es una fotografía de una celda solar fabricada en Georgia Tech sobre sustratos de nanocelulosa derivados de árboles. Crédito:Canek Fuentes-Hernandez, Georigia Tech

    Las células solares son como hojas capturando la luz del sol y convirtiéndola en energía. Es apropiado que ahora se puedan hacer parcialmente a partir de árboles.

    Los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Purdue han desarrollado células solares eficientes utilizando sustratos naturales derivados de plantas como los árboles. Igual de importante, fabricándolos sobre sustratos de nanocristales de celulosa (CNC), las células solares se pueden reciclar rápidamente en agua al final de su ciclo de vida.

    La tecnología se publica en la revista Informes científicos , la última revista de acceso abierto del Nature Publishing Group.

    Los investigadores informan que las células solares orgánicas alcanzan una eficiencia de conversión de energía del 2,7 por ciento, una cifra sin precedentes para las células sobre sustratos derivados de materias primas renovables. Los sustratos CNC sobre los que se fabrican las células solares son ópticamente transparentes, permitiendo que la luz pase a través de ellos antes de ser absorbida por una capa muy fina de un semiconductor orgánico. Durante el proceso de reciclaje, las células solares simplemente se sumergen en agua a temperatura ambiente. En solo unos minutos, el sustrato de CNC se disuelve y la célula solar se puede separar fácilmente en sus componentes principales.

    Georgia Tech ha creado una celda solar reciclable sobre sustratos de nanocelulosa hechos de árboles. También se muestran frascos que contienen las diferentes partes de la celda después de que se disolvió en agua y el solvente orgánico. Crédito:Canek Fuentes-Hernandez, Georgia Tech

    Bernard Kippelen, profesor de la Facultad de Ingeniería de Georgia Tech, dirigió el estudio y dice que el proyecto de su equipo abre la puerta a un producto verdaderamente reciclable, tecnología de células solares sostenibles y renovables.

    "El desarrollo y rendimiento de sustratos orgánicos en tecnología solar continúa mejorando, proporcionar a los ingenieros una buena indicación de las aplicaciones futuras, "dijo Kippelen, quien también es el director del Centro de Fotónica y Electrónica Orgánica de Georgia Tech (COPE). "Pero las células solares orgánicas deben ser reciclables. De lo contrario, simplemente estamos resolviendo un problema, menor dependencia de los combustibles fósiles, mientras creaba otro, una tecnología que produce energía a partir de fuentes renovables pero que no es desechable al final de su ciclo de vida ".

    Hasta la fecha, Las células solares orgánicas se han fabricado típicamente en vidrio o plástico. Ninguno es fácilmente reciclable, y los sustratos a base de petróleo no son muy ecológicos. Por ejemplo, si las celdas fabricadas en vidrio se rompieran durante la fabricación o instalación, los materiales inútiles serían difíciles de eliminar. Los sustratos de papel son mejores para el medio ambiente, pero han mostrado un rendimiento limitado debido a la alta rugosidad o porosidad de la superficie. Sin embargo, los nanomateriales de celulosa hechos de madera son verdes, renovable y sostenible. Los sustratos tienen una rugosidad superficial baja de solo unos dos nanómetros.

    "Nuestros próximos pasos serán trabajar para mejorar la eficiencia de conversión de energía en más del 10 por ciento, niveles similares a las células solares fabricadas sobre sustratos a base de vidrio o petróleo, ", dijo Kippelen. El grupo planea lograr esto optimizando las propiedades ópticas del electrodo de la célula solar.

    El profesor asociado de Ingeniería de Materiales de la Escuela Purdue, Jeffrey Youngblood, colaboró ​​con Kippelen en la investigación.

    Se ha presentado una patente provisional sobre la tecnología en la Oficina de Patentes de EE. UU.

    También hay otro impacto positivo del uso de productos naturales para crear nanomateriales de celulosa. La industria de productos forestales de la nación proyecta que se podrían producir decenas de millones de toneladas una vez que comience la producción a gran escala, potencialmente en los próximos cinco años.

    La investigación es el último proyecto de COPE, que estudia el uso y desarrollo de la electrónica impresa. El año pasado, el centro creó la primera célula solar completamente de plástico.


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