No importa cuán útil sea una cierta innovación humana, la naturaleza usualmente nos ha vencido millones de años, y muchas veces también ha hecho un mejor trabajo. Un equipo de Yale ha mirado a la naturaleza para ayudar a resolver un problema de diseño, utilizando pequeñas criaturas fosilizadas llamadas diatomeas para mejorar la tasa de absorción de la luz de las células solares orgánicas.
Las diatomeas son un grupo de fitoplancton, a menudo llamado las “joyas del mar” debido a sus caparazones de sílice vidriosos que deforman la luz. Mejor aún, son muy comunes en los océanos y las aguas dulces de todo el mundo, lo que los convierte en candidatos perfectos para mejorar la energía fotovoltaica.
“Es realmente sorprendente que estas cosas existan en la naturaleza”, dice Lyndsey McMillon-Brown, autor principal del estudio. “Ayudan a atrapar y dispersar la luz para que las algas se puedan fotosintetizar, así que podemos usar algo directamente de la naturaleza y ponerlo en una célula solar”.
Las células solares fotovoltaicas orgánicas tienen una capa activa de polímeros orgánicos, lo que significa que pueden ser más baratas que las células solares convencionales pero no tan eficientes. El problema principal es que la capa activa debe ser muy delgada, menos de 300 nanómetros, lo que pone un límite superior a la eficiencia de conversión. Para contrarrestar eso, en el pasado los ingenieros han incrustado nanoestructuras que pueden atrapar la luz con mayor eficacia, pero estos materiales comienzan a estrangular el presupuesto.
Entonces, el equipo de Yale recurrió a la naturaleza. Las diatomeas ya pueden dispersar la luz de manera efectiva, por lo que los investigadores querían ver si podían actuar como un soporte más barato y fácilmente disponible para esos materiales de dispersión. Y, resulta que pueden hacerlo.
Al incorporar diatomeas fosilizadas en la capa activa de la célula, los investigadores descubrieron que podían reducir la cantidad de otros materiales necesarios mientras producían la misma cantidad de electricidad.
“Pudimos ver cuál era la concentración correcta y cuánto de este material necesitábamos poner en nuestras células solares para obtener mejoras”, dice McMillon-Brown. “Es realmente beneficioso porque los materiales de capas activas que utilizamos son caros y muy raros. No interrumpió nuestros pasos de procesamiento existentes, por lo que no agrega complejidad ni desafíos, y definitivamente puede ser una opción fácil a la energía solar comercializada existente Células.”
Los resultados han sido prometedores, pero los investigadores dicen que podrían ser incluso mejores con algunos retoques adicionales. Diferentes especies de diatomeas pueden ser mejores que otras a la dispersión de la luz, y estas podrían combinarse con diferentes polímeros en la capa activa de la célula para encontrar la combinación adecuada para una mejor eficiencia.
La investigación se publicó en la revista Organic Electronics.
