Miles de millones de años antes de la invención de los paneles solares, las algas ya estaban aprovechando la energía del sol. Debido a que las algas se han optimizado para la absorción de la luz a través de su evolución, la clave para paneles solares más eficientes se puede desbloquear trabajando con algas.
Eso es lo que hizo un equipo de investigadores de la Universidad de Yale, la Universidad de Princeton, la Universidad de Lincoln y la NASA, y ahora el equipo ha encontrado la manera de use algas para mejorar los paneles solares orgánicos.
La investigación fue liderada por André Taylor, profesor asociado de ingeniería química y ambiental en Yale, que dirige la universidad de Laboratorio de Materiales y Dispositivos Transformativos.
Joyas del mar
Las especies de algas que se emplean se conocen como "diatomeas", una variedad extremadamente prolífica que se conoce como las "joyas del mar".
Las diatomeas se encuentran en todo tipo de fuentes de agua y poseen un esqueleto hecho de sílice nanoestructurada (vidrio). Debido a su capacidad natural para la fotosíntesis, las algas diatómicas son ideales para su uso en paneles solares orgánicos.
Una alternativa más barata
Cuando la luz solar golpea una célula solar orgánica, los electrones en las capas orgánicas "activas" recogen energía y comienzan a mover esa energía a través del núcleo del panel solar.
Los materiales de "capa activa" actualmente utilizados en las células solares son costosos y muy raros. Diatom, por otro lado, es barato y se puede encontrar en casi cualquier lugar. Así que descubrir cómo aprovechar la diatomea puede ayudar a reducir el costo de los paneles solares orgánicos.
Con este fin, los investigadores trabajaron con diatomeas fosilizadas, que también se conoce como tierra de diatomeas - una sustancia barata, recurrente naturalmente derivada de algas muertas.
Las nanoestructuras de algas son clave
Un problema común que ocurre cuando se fabrican células solares orgánicas es que las capas activas de material orgánico deben ser delgadas, lo que reduce su eficiencia y puede hacer que sea costoso de lograr.
Para resolver este problema, los investigadores desarrollaron un método para moler las diatomeas en trozos más pequeños, ya que las diatomeas eran inicialmente demasiado grandes para colocarlas en la capa activa del panel. Descubrieron que los niveles de salida eléctrica permanecían constantes después de su método de molienda, incluso cuando se reducía la cantidad de material.
"Vimos el trabajo de Jeremiah Toster et. al en Nanoescale donde implementaron diatomeas en células solares sensibilizadas con tinte y observaron una mayor eficiencia de conversión de energía ", dijo Lyndsey McMillon-Brown, estudiante de doctorado en el laboratorio de Taylor y co-autor principal del artículo. "Esto despertó nuestro interés ya que teníamos curiosidad por ver si las diatomeas podían implementarse con éxito en células solares orgánicas para un mejor rendimiento también".
¿Qué es lo siguiente?
"Esperamos que este trabajo arroje más luz sobre la oportunidad de utilizar biomimetismo o diseños bioinspirados para resolver problemas de ingeniería", dijo McMillon-Brown. "Nature ha desarrollado muchas soluciones que se pueden utilizar para abordar muchos de nuestros problemas de ingeniería, solo tenemos que aprender a adaptarlas y aplicarlas".
Los investigadores están interesados en mejorar su tecnología y encontrar una cepa de algas mejor adaptada que puedan usar para un mayor rendimiento.
"En el futuro estamos interesados en optimizar la integración de la tierra de diatomeas en células solares orgánicas", dijo McMillon-Brown. "En el futuro, nos gustaría tener cuidado de seleccionar una especie de diatomeas que se adapte bien a un dispositivo de polímero de alto rendimiento".
Para obtener más información acerca de esta investigación, consulte el artículo publicado en Electrónica orgánica.
Además de Taylor y McMillon-Brown, los autores del estudio son Marina Mariano (Co-autor principal), YunHui L.Lin, Jinyang Li, Sara M. Hashmi, Andrey Semichaevsky y Barry P. Rand.
