A pesar de que han atraído mucha atención durante la última década, la proliferación comercial de células solares de polímeros orgánicos se ha estancado debido a que las primas resultan costosas materias, a problemas de longevidad y a que presentan menor eficiencia de conversión de energía en comparación con las células solares inorgánicas. Sin embargo, su ligereza, transparencia, flexibilidad y la posibilidad de producirlos en formato de rollos sugieren que podrían encontrar nuevos nichos de mercado.
Si bien es poco probable que esta tecnología emergente reemplace a las células solares inorgánicas tradicionales, un nuevo estudio de investigación titulado “Células solares de polímeros: P3HT: PCBM y más allá” apunta a una serie de aplicaciones adicionales de polímeros orgánicos y revisa los últimos avances y los desafíos que presenta en el campo.
“Los polímeros orgánicos son flexibles porque básicamente son plásticos, por lo que puedes ponerlos en mochilas, chaquetas e incluso recipientes de crema para el café, una gama completa de productos que aún no se ha explotado”, dijo Paul Berger de la Universidad Estatal de Ohio, uno de los autores del informe publicado en el Journal of Renewable and Sustainable Energy. “Es un modelo de negocio disruptivo”.
Los polímeros orgánicos pueden absorber la luz y convertirla en electricidada la vez que evitan las líneas de transmisión de alto voltaje, por lo que pueden proporcionar electricidad a dispositivos que de otra manera requerirían baterías tóxicas.
Por ejemplo, los polímeros orgánicos podrían usarse en envoltorios de alimentos para mantenerlos frescos usando la luz del techo de las tiendas de comestibles. Además, podrían emplearse en “cocinas inteligentes” para reducir el desperdicio de alimentos y automatizar las listas de compras.
Los polímeros pueden disolverse en disolventes e imprimirse en un soporte flexible utilizando una producción en forma de rollos, lo que hace que esta tecnología sea especialmente atractiva.
“No sería necesaria una imprenta diferente a la de su periódico dominical, pero en lugar de tres colores primarios y negro, está imprimiendo las cuatro o cinco capas diferentes necesarias para la célula solar, los diodos y los transistores”, explica Berger.
Los largos rollos de celdas solares también permiten otras aplicaciones innovadoras, como recubrir vehículos o cubrir fachadas y ventanas de edificios. Sin embargo, según Berger, los polímeros orgánicos requieren algunas materias primas costosas como son el óxido de indio y estaño y los fullerenos, que han demostrado ser difíciles de reemplazar, lo que pueden limitar su asequibilidad a corto plazo.
La longevidad es otro problema que afecta la tecnología de polímeros orgánicos, porque los polímeros y los cátodos metálicos reactivos se oxidan cuando se exponen al agua y al oxígeno. Los polímeros orgánicos se pueden encapsular y, por lo tanto, proteger de la degradación rápida, pero si bien este proceso puede ser muy efectivo en el vidrio, es más desafiante en superficies flexibles.
En el laboratorio, la eficiencia de los polímeros orgánicos alcanza aproximadamente el 13 %, que está muy por debajo del 20 % de eficiencia de los paneles solares comerciales. Los polímeros orgánicos que usan polímeros P3HT: PCBM, introducidos en 2002, producen una eficiencia de aproximadamente el 3,5 %. Sin embargo, los recientes avances en química, geometría y el desarrollo de células solares en tándem que apilan múltiples capas juntas han hecho posible esta mayor eficiencia.
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En un material fotovoltáico el dato más importante es la capacidad de recuperar la energía utilizada en su fabricación. Calcular su tasa de retorno energética. La eficiencia no importa tanto porque un panel poco eficiente producirá la misma la cantidad de energía que uno mas eficiente solo que en mayor cantidad de tiempo.