Imagine un futuro en el que las células solares estén a nuestro alrededor: en ventanas y paredes, teléfonos celulares, computadoras portátiles y más. Una nueva célula solar flexible y transparente desarrollada en MIT está acercando ese futuro un paso más.
El dispositivo combina materiales orgánicos de bajo costo con electrodos de grafeno, un material flexible y transparente hecho de fuentes de carbono económicas y abundantes. Este avance en la tecnología solar fue posible gracias a un nuevo método para depositar una capa de grafeno de un átomo de espesor sobre la célula solar, sin dañar los materiales orgánicos sensibles cercanos. Hasta ahora, los desarrolladores de células solares transparentes se han basado típicamente en electrodos caros y quebradizos que tienden a agrietarse cuando el dispositivo se flexiona. La capacidad de usar grafeno en su lugar hace posible que las células solares transparentes, verdaderamente flexibles y de bajo costo, puedan convertir prácticamente cualquier superficie en una fuente de energía eléctrica.
Las células solares fotovoltaicas hechas de compuestos orgánicos ofrecerían una variedad de ventajas sobre las células solares de silicio inorgánico de hoy. Serían más baratos y fáciles de fabricar. Serían ligeros y flexibles en lugar de pesados, rígidos y frágiles, por lo que serían más fáciles de transportar, incluso a regiones remotas sin red eléctrica central. Y podrían ser transparentes. Muchos materiales orgánicos absorben los componentes ultravioleta e infrarrojo de la luz solar, pero transmiten la parte visible que nuestros ojos pueden detectar. Por lo tanto, las células solares orgánicas podrían montarse en superficies a nuestro alrededor y cosechar energía.
Los investigadores han logrado avances significativos en la última década hacia el desarrollo de células solares orgánicas transparentes. Pero se han encontrado con un obstáculo persistente: encontrar materiales adecuados para los electrodos que transportan la corriente fuera de la celda.
Es raro encontrar materiales en la naturaleza que sean tanto conductores eléctricos como ópticamente transparentes.
La opción actual más utilizada es el óxido de estaño e indio (ITO). ITO es conductivo y transparente, pero también rígido y quebradizo, por lo que cuando la célula solar orgánica se dobla, el electrodo de ITO tiende a agrietarse y levantarse. Además, el indio es caro y relativamente raro.
Una alternativa prometedora al ITO es el grafeno, una forma de carbono que se produce en hojas de un átomo de espesor y tiene características notables. Es altamente conductivo, flexible, robusto y transparente; y está hecho de carbono barato y ubicuo. Además, un electrodo de grafeno puede tener un grosor de solo 1 nanómetro, una fracción tan gruesa como un electrodo de ITO y una mejor combinación para la célula solar orgánica delgada.
Pero pocos problemas han frenado la adopción generalizada de electrodos de grafeno. Ahora, los investigadores del MIT han encontrado soluciones para esos problemas, de modo que el grafeno se pueda utilizar ampliamente en células solares flexibles y transparentes.
