A diferencia de las células solares de silicio tradicionales, Es posible que las células solares de polímero orgánico (PSC) nunca cubran las laderas de una granja solar de megavatios. Pero, estos ligeros, las células flexibles muestran potencial para proporcionar energía solar a sensores remotos de microvatios, tecnología portátil y los dispositivos conectados a Wi-Fi que constituyen el "Internet de las cosas".

Los PSC utilizan polímeros orgánicos para absorber la luz y convertirla en electricidad. Si bien los PSC no pueden igualar la durabilidad o eficiencia de las células solares inorgánicas, el potencial de producir en masa no tóxicos, Los paneles solares desechables que utilizan la producción de rollo a rollo los hacen atractivos para aplicaciones adicionales. En un artículo publicado esta semana en el Revista de energías renovables y sostenibles , Paul Berger y Minjae Kim de la Universidad Estatal de Ohio revisan los últimos avances y desafíos pendientes en la tecnología PSC.

La investigación sobre las PSC ha crecido rápidamente en las últimas dos décadas, generando un número creciente de publicaciones y patentes. Esta tecnología emergente, sin embargo, Es poco probable que reemplace las células solares inorgánicas tradicionales. En lugar de, Berger considera que los PSC son complementarios. Pueden pasar por alto las líneas de transmisión de alto voltaje y proporcionar electricidad a dispositivos en el punto de uso que de otro modo requerirían baterías tóxicas.

Por ejemplo, Los PSC podrían alimentar los sensores de frescura en los envases de alimentos simplemente usando las luces del techo en las tiendas de comestibles. Es más, podrían ir más allá del control de inventario de la tienda, y conectarlo a una "cocina inteligente" para reducir el desperdicio de alimentos y automatizar las listas de compras. "Los PSC tienen la capacidad de ser flexibles, porque básicamente son plásticos, para que puedas ponerlos en las mochilas, chaquetas e incluso crema para café, una gran variedad de cosas en el punto de uso, ", dijo Berger." Es un modelo de negocio disruptivo ".

Los polímeros pueden disolverse en solventes e imprimirse en un soporte flexible utilizando una producción asequible de rollo a rollo, haciendo que esta tecnología sea especialmente atractiva. "Esta imprenta no es diferente a la que imprime su periódico dominical, pero en lugar de tres colores primarios y negro, está imprimiendo las cuatro o cinco capas diferentes necesarias para la celda solar, diodos y transistores, ", Dijo Berger. Los rollos largos de células solares también abren nuevas aplicaciones, como envolver vehículos o cubrir fachadas y ventanas de edificios. Berger advierte, sin embargo, que ciertas materias primas costosas de PSC, a saber, óxido de indio y estaño y fullerenos, que han resultado difíciles de reemplazar, puede limitar la asequibilidad a corto plazo.

La longevidad es otro problema porque los polímeros y los cátodos metálicos reactivos se oxidan cuando se exponen al agua y al oxígeno. "Tienden a degradarse con bastante rapidez, "Berger dijo, por lo que es necesario encapsular las células solares para su protección. Esta encapsulación puede ser muy eficaz en vidrio, pero es más desafiante en superficies flexibles, como bolsas de papas fritas.

En el laboratorio, La eficiencia de PSC alcanza aproximadamente el 13 por ciento, que está lejos del 20 por ciento de eficiencia de los paneles solares comerciales. PSC que utilizan P3HT:polímeros PCBM, introducido en 2002, son el diseño estándar de "caballo de batalla" y rinden aproximadamente un 3,5 por ciento de eficiencia. Avances recientes en química, geometría, y el desarrollo de células solares en tándem que apilan varias capas juntas han hecho posible esta mayor eficiencia.

Un puñado de empresas en los EE. UU. Y Europa están trabajando para llevar PSC viables al mercado. Si tiene éxito, entonces los PSC podrían establecer su propio nicho aparte de las células solares de silicio, alimentando todo tipo de dispositivos remotos.