Un cochabambino crea celdas solares orgánicas

Medio Ambiente
Publicado el 14/09/2017 a las 0h45

El boliviano Marco Antonio Cabero Zabalaga, en China, formó parte del equipo de investigadores que desarrollaron nuevos materiales que permitieron elaborar celdas solares orgánicas más eficientes, livianas, flexibles y ecológicas que pueden ser usadas a gran escala en diferentes dispositivos electrónicos.

Cabero, cochabambino de 33 años, formó parte del equipo de investigadores de la Universidad de Beihang en Beijing (China), durante sus estudios de doctorado en Ciencias de la Electrónica de Estado Sólido que culminó en  junio de 2017.

El equipo de investigación estuvo conformado por los investigadores Jiaqi Wei, Bing Bing Fan, Yanming Sun, Weisheng Zhao de los laboratorios de Spintrónica y de Celdas Fotovoltaicas del International Research Center de la Universidad de Beihang.

La investigación de estos materiales fue publicada  en el journal de la Royal Society of Chemestry en la sección de Polymer  Chemestry.

"En el futuro, las celdas solares orgánicas van a sustituir a las celdas solares inorgánicas basadas en silicio, este material es muy rígido y muy caro de procesar", comenta el doctor en Spintrónica Aplicada a los Materiales Orgánicos graduado de la Universidad de Beihang de China.

Eléctricos y magnéticos

"El descubrimiento más importante que hemos hecho es hallar que estos elementos orgánicos además de ser eléctricos son también magnéticos, es decir, que con la aplicación de campos magnéticos externos se puede variar la corriente eléctrica que generan. Esto significa que podemos controlar los fenómenos cuánticos que suscitan en el interior de las celdas solares orgánicas entre las partículas cargadas eléctricamente", señala el experto.

"Esto lleva una connotación importante y la aplicación es enorme", continúa Cabero. "Dentro de unos años existirán más materiales orgánicos en el interior del celular, en los chips del computador, en las ventanas, en la bombilla de luz, en las pantallas (OLED) que ya son comerciales en varias marcas de televisores", explica.

"Se utilizarán en diversos sensores, incluso le podrán hacer un diagnóstico médico no invasivo para indicarle diferentes aspectos de su salud. Uno podrá reciclar su celular en el patio de su casa e incluso podrá incorporar la electrónica en su cuerpo por su compatibilidad biológica. Los nanorobots serán capaces de ingresar en el cuerpo y terminar con cánceres y otras enfermedades", comenta.

Señala que con esta nueva alternativa -los paneles solares orgánicos- que comenzaron a investigarse hace unos 12 años-, uno podrá enrollar el panel solar, porque será flexible y a la larga será barato porque el método de fabricación es por impresora. "El panel solar del futuro será como una pintura especial con la diferencia que posee propiedades eléctricas. Uno va a poder pegar a su pared, al techo, llevarlo al campo, ponerlo al auto, incluso adaptarlo al cuerpo humano", dice Cabero. "La electrónica basada en silicio está llegando a su fin, su competidor es la electrónica basada en elementos orgánicos", añade.

Eficiencia

Las celdas solares desarrolladas con los nuevos materiales, que no  fueron reportados anteriormente, resultaron ser altamente eficientes.

"La eficiencia reportada es de alrededor 10 por ciento, lo que quiere decir que de la luz irradiada a las celdas solares orgánicas, el 10 por ciento se convierte en electricidad. Parece poco, pero para las celdas solares de este tipo es un valor bastante alentador", manifiesta el experto quien revela que le interesa mucho el campo de la física cuántica y sobre todo el área de las celdas solares.

La tendencia es que, a medida que los años pasen, las eficiencias en las celdas solares orgánicas vayan aumentando.

Pequeños detalles

Cabero indica que "es un trabajo continuo basado en el detalle. Imagine una estructura química, como la del ácido sulfúrico, ahora imagine que reemplazo solamente un átomo de esa estructura por otro elemento orgánico que es compatible con el resto de los elementos. Si esto se hace en una celda solar orgánica, se pueden observar cambios enormes en la eficiencia eléctrica que es de 3 a 4 veces igual que diferentes cambios en el comportamiento bajo la aplicación de campos magnéticos externos".

"Es como trabajar con una receta de cocina porque si cambias un elemento, automáticamente todo cambia. Hay efectos que a veces son un poco complicados de explicar, a veces se espera que suceda algo, pero sucede lo opuesto", dijo.

En el área de la investigación, Cabero señala que hay muchos materiales orgánicos que se están creando y definitivamente al final, el material que sea el elegido para el futuro va a hacer el que sea biodegradable, flexible, barato, que cubra largas áreas y sea estable. Lo más importante es la estabilidad del material.

Aclara que el corto tiempo de vida es una de las principales limitantes de las celdas solares orgánicas, por eso aún no es comercial. "Estamos trabajando en eso. Estamos viendo la forma de evitar que el oxígeno degrade la vida útil de los materiales orgánicos. Hemos desarrollado materiales que son estables por seis meses pero aún se puede más", dice.

Spin del electrón

"El Spin del electrón en los materiales orgánicos se conserva por mayor tiempo, comparado con materiales inorgánicos. Esta es una característica fundamental que se presenta en algunos materiales orgánicos y que los hacen muy atractivos para reemplazar a elementos inorgánicos", comenta Cabero.

Explica que ahora para encender una luz LED se requiere, digámoslo así, que un caudal de electrones pase constantemente por el LED. A futuro, en lugar de un caudal de electrones probablemente se requiera solamente un electrón. Así, se tendría dispositivos electrónicos que consumen menos corriente, con mayor capacidad de almacenamiento y también de memoria que serán  mucho más veloces.

"La siguiente ola tecnológica que cambiará absolutamente nuestra percepción del mundo será cuando se pueda controlar la energía de un electrón. En la actualidad podemos saber dónde se encuentra el electrón pero no sabemos su velocidad o visceversa, podemos saber su velocidad pero no dónde se encuentra", finalizó.

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