Descubren cómo duplicar la efectividad de los paneles solares

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona del CSIC y del Imperial College de Londres han descubierto que los polímeros con estructura molecular sin curvatura son los mejores para captar energía solar.

El estudio, coliderado por Mariano Campoy, del CSIC, y Jenny Nelson, del IC de Londres, y publicado en Nature Materials, supone un hallazgo importante para la obtención de paneles solares más efectivos al señalar que con los materiales resultantes se consigue pasar del 4-5 % de eficiencia al 8,5 %, ya que tienen mejores propiedades electrónicas y mejoran el transporte de carga.

Según informa el CSIC, el gran reto de la energía solar es cómo lograr materiales capaces de absorber mayor cantidad de luz y obtener más energía, y hasta ahora gran parte del trabajo de mejora de las células solares se centra en el color de los materiales, en extender su absorción hacia el rojo o incluso el infrarrojo, de forma que aprovechen la mayor fracción del espectro solar posible.

El estudio de Campoy y Nelson se ha centrado en entender qué es lo que hace que un material de un color dado absorba más o menos luz, más allá de variar el grosor de la capa, y qué es lo que controla la magnitud del coeficiente de absorción.

En el estudio, en el que también han participado científicos de la Universidad de Chipre, del University College London, y de la Universidad King Abdullah de Ciencia y Tecnología (Arabia Saudí), se ha descubierto que hay polímeros que absorben hasta un 40 o un 50 % más que los materiales convencionales.

El análisis de la estructura revela que el mecanismo que controla el color y la magnitud de la absorción es la conformación de la cadena polimérica, y que la curvatura del polímero determina la magnitud de la absorción, es decir, cuanto más recto es el eje de la estructura molecular del polímero, mayor su capacidad de absorber la luz. Esta propiedad, que se conoce como la longitud de persistencia, es una propiedad mecánica que determina la rigidez del polímero.

Por el contrario, cuanto mayor curvatura tiene el eje de la estructura molecular, menor es la capacidad de absorber luz. Para verificar el hallazgo, los científicos han sintetizado nuevos polímeros que cumplieran esa propiedad y han demostrado que, efectivamente, lo que define la absorción de luz es la longitud de persistencia. O sea: cuanto más recta es la estructura (y mayor la longitud de persistencia), mayor la capacidad de absorber luz.

El hallazgo permitiría fabricar polímeros que puedan absorber más luz solar en menor espacio y mayor libertad al diseñar las formas de los paneles solares, y una de las soluciones actuales para absorber más energía, según Mariano Campoy, pasa por hacer placas solares más gruesas o más grandes, a fin de tener más material captador.

Pero esa solución tiene sus limitaciones, ya que la conductividad de los polímeros es limitada, y cuanto más gruesa es la placa, mayor recorrido deben realizar los electrones dando lugar a pérdidas de corriente