El potencial de generación de energía de los paneles solares, y una limitación clave en su uso, es el resultado de su composición. Los paneles hechos de silicio están bajando de precio, de modo que en algunos lugares pueden proporcionar electricidad que cuesta aproximadamente lo mismo que la energía de combustibles fósiles como el carbón y el gas natural. Pero los paneles solares de silicio también son voluminosos, rígido y quebradizo, por lo que no se pueden usar en cualquier lugar.

En muchas partes del mundo que no tienen electricidad regular, Los paneles solares podrían proporcionar luz de lectura después del anochecer y energía para bombear agua potable, ayudar a impulsar pequeñas empresas domésticas o de aldea o incluso servir albergues de emergencia y campamentos de refugiados. Pero la fragilidad mecánica, La pesadez y las dificultades de transporte de los paneles solares de silicio sugieren que el silicio puede no ser ideal.

Construyendo sobre el trabajo de otros, mi grupo de investigación está trabajando para desarrollar paneles solares flexibles, que sería tan eficiente como un panel de silicio, pero sería delgado, ligero y flexible. Este tipo de dispositivo, que llamamos "lona solar, "podría extenderse al tamaño de una habitación y generar electricidad a partir del sol, y se puede hacer una bola para que tenga el tamaño de una toronja y meter en una mochila hasta 1, 000 veces sin romperse. Si bien se han realizado algunos esfuerzos para hacer que las células solares orgánicas sean más flexibles simplemente haciéndolas ultrafinas, La durabilidad real requiere una estructura molecular que haga que los paneles solares sean estirables y resistentes.

Semiconductores de silicio

El silicio se deriva de la arena, lo que lo hace barato. Y la forma en que sus átomos se empaquetan en un material sólido lo convierte en un buen semiconductor, lo que significa que su conductividad se puede encender y apagar mediante campos eléctricos o luz. Porque es barato y útil el silicio es la base de los microchips y las placas de circuito de las computadoras, teléfonos móviles y básicamente todos los demás dispositivos electrónicos, transmitir señales eléctricas de un componente a otro. El silicio también es la clave de la mayoría de los paneles solares, porque puede convertir la energía de la luz en cargas positivas y negativas. Estas cargas fluyen hacia los lados opuestos de una celda solar y pueden usarse como una batería.

Pero sus propiedades químicas también significan que no se puede convertir en componentes electrónicos flexibles. El silicio no absorbe la luz de manera muy eficiente. Los fotones pueden atravesar un panel de silicio que es demasiado delgado, por lo que tienen que ser bastante gruesos, alrededor de 100 micrómetros, aproximadamente del grosor de un billete de un dólar, para que no se desperdicie nada de luz.

Semiconductores de próxima generación

Pero los investigadores han encontrado otros semiconductores que son mucho mejores para absorber la luz. Un grupo de materiales, llamadas "perovskitas, "se puede utilizar para fabricar células solares que son casi tan eficientes como las de silicio, pero con capas que absorben la luz una milésima parte del espesor que se necesita con el silicio. Como resultado, Los investigadores están trabajando en la construcción de células solares de perovskita que puedan alimentar pequeñas aeronaves no tripuladas y otros dispositivos en los que la reducción de peso es un factor clave.

El Premio Nobel de Química de 2000 se otorgó a los investigadores que descubrieron por primera vez que podían fabricar otro tipo de semiconductor ultradelgado. llamado polímero semiconductor. Este tipo de material se denomina "semiconductor orgánico" porque está basado en carbono, y se llama "polímero" porque consta de largas cadenas de moléculas orgánicas. Los semiconductores orgánicos ya se utilizan comercialmente, incluso en la industria de miles de millones de dólares de pantallas de diodos emisores de luz orgánicos, más conocidos como televisores OLED.

Los semiconductores de polímero no son tan eficientes para convertir la luz solar en electricidad como las perovskitas o el silicio. pero son mucho más flexibles y potencialmente extraordinariamente duraderas. Los polímeros regulares, no los semiconductores, se encuentran en todas partes en la vida diaria; son las moléculas que componen la tela, plastico y pintura. Los semiconductores de polímero tienen el potencial de combinar las propiedades electrónicas de materiales como el silicio con las propiedades físicas del plástico.

Lo mejor de ambos mundos:eficiencia y durabilidad

Dependiendo de su estructura, Los plásticos tienen una amplia gama de propiedades, que incluyen flexibilidad, como con una lona; y rigidez, como los paneles de la carrocería de algunos automóviles. Los polímeros semiconductores tienen estructuras moleculares rígidas, y muchos están compuestos por pequeños cristales. Estos son clave para sus propiedades electrónicas, pero tienden a hacerlos frágiles, que no es un atributo deseable para artículos flexibles o rígidos.

El trabajo de mi grupo se ha centrado en identificar formas de crear materiales con buenas propiedades semiconductoras y la durabilidad por la que se conocen los plásticos, ya sean flexibles o no. Esto será clave para mi idea de una lona o manta solar, pero también podría dar lugar a materiales para techos, baldosas de exterior o incluso las superficies de carreteras o aparcamientos.

Este trabajo será clave para aprovechar el poder de la luz solar, porque, después de todo, la luz del sol que incide sobre la Tierra en una sola hora contiene más energía de la que utiliza toda la humanidad en un año.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.