Celdas solares de nueva generación: ultraligeras gracias al grafeno

Nuevas celdas solares ultraligeras serán una realidad gracias a un nuevo método de fabricación con el que se puede obtener una capa ultradelgada de grafeno.

Mediante un nuevo método de fabricación, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT por sus siglas en ingles) han logrado generar una nueva propuesta para generar grandes láminas de grafeno atómicamente delgado y de alta calidad, lo que dará pie a una nueva generación de celdas solares ultraligeras y flexibles, ademas de nuevas clases de dispositivos electrónicos y dispositivos emisores de luz.

Este método implica el uso de una capa intermedia de un material que funciona como “amortiguador” -Parileno- siendo clave para el éxito de la técnica. Este material permite que la lámina de grafeno de menos de un nanómetro de espesor, pueda ser manipulado con facilidad, permitiendo una fabricación rápida logrando así utilizar el método de rollo a rollo usando una capa de grafeno, una de parileno y una ultima de grafeno a modo de sándwich.

Publicado por la revista Advanced Functional Materials, los académicos del MIT Giovanni Azzellino y Mahdi Tavakoli, Jing Kong, Tomas Palacios y Markus Buehler y otros cinco autores, el articulo titulado “Transferencia sinérgica de rollo a rollo y dopaje de CVD-grafeno usando parileno para la energía fotovoltaica estable y ultraligera ambiental” detalla el proceso de obtención de estas láminas de grafeno.

Aparatos que emiten luz, como la computadora, pantallas de teléfonos inteligentes, celdas solares, entre otros, hacen uso del oxido de indio y estaño (ITO por sus siglas en ingles) en la fabricación de electrodos. Desafortunadamente, el costo y rareza de estos elementos provoca que los costos para la obtención de dichos materiales sea muy elevado. En consecuencia, se ha buscado un sustituto al ITO con la finalidad de fabricar electrodos transparentes, delgados y estables al aire libre para una variedad de aplicaciones en dispositivos optoelectrónicos.

Enfocados en esta búsqueda, se buscaron en materiales orgánicos e inorgánicos y grafeno emergió como la mejor opción. Al ser una forma de carbono puro y cuyos átomos poseen una matriz hexagonal plana, posee propiedades eléctricas y mecánicas extremadamente buenas, ademas de ser un material abundante y económico. Ademas se puede obtener grandes cantidades por el método de deposición química de vapor (CVD)

Desafortunadamente, este método tiende a producir rasgaduras, arrugas y defectos en las láminas de grafeno, interrumpiendo la continuidad de la película comprometiendo así su conductividad eléctrica. “Ahora podemos fabricar de manera confiable láminas de grafeno mas grandes, garantizando que sus propiedades eléctricas y mecánicas no se vean afectadas.” dice Azzellino, hablando del nuevo método de obtención.

“Los dispositivos ultraligeros basados en grafeno pueden allanar el camino a una nueva generación de aplicaciones. Entonces, si piensas en dispositivos portátiles, la potencia por peso se convierte en una figura de mérito muy importante. ¿Qué pasaría si pudiéramos desplegar una celda solar transparente en su tableta que pueda encender la tableta en sí misma? Aunque se necesitaría un mayor desarrollo, tales aplicaciones deberían ser posibles con este nuevo método”, comenta Azzellino.

A modo de demostración, el equipo realizó una comparación entre las celdas solares de última generación basados en ITO, junto con las fabricadas con grafeno y parileno. Se midió la transmitancia óptica resultando que aquellas fabricadas con grafeno tuvieron casi un 90 por ciento de transmitancia bajo luz visible. Ademas, estas otorgan una ventaja adicional ya que al ser más ligeras mejoran aproximadamente 36 veces la potencia suministrada por peso, en comparación con los dispositivos de última generación basados en ITO.

Texto: Notipress

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