Investigadores del MIT desarrollaron una técnica de fabricación escalable de celdas solares ultrafinas y ligeras, que se pueden añadir sin problemas a cualquier superficie.
Estas celdas solares de tela pueden transformar rápida y fácilmente cualquier superficie en una fuente de energía.
Celdas solares finas, flexibles y ligeras
Hace seis años, el equipo de ONE Lab del MIT, produjo células solares utilizando una novedosa clase de materiales de película delgada, que se fabrica mediante procesos complejos basados en el vacío, que pueden resultar costosos y difíciles de aplicar a escalas mayores de producción.
En este nuevo proyecto, los investigadores se propusieron la tarea de desarrollar células solares de película delgada que fueran completamente imprimibles, utilizando materiales basados en tinta y técnicas de fabricación escalables.
Para producir las celdas solares, se utilizan nanomateriales disponibles en forma de tintas electrónicas imprimibles. La estructura de la celda solar es recubierta utilizando un cobertor de matriz ranurada, que deposita capas de los materiales electrónicos en un sustrato liberado preparado que tiene solo 3 micrones de espesor. Mediante técnicas de serigrafía, finalmente se deposita un electrodo sobre la estructura para completar el módulo solar.
Posteriormente, los investigadores pueden despegar el módulo impreso, que tiene un grosor de aproximadamente 15 micrones, del sustrato de plástico, formando un dispositivo solar ultraligero.
Sin embargo, estos módulos solares delgados e independientes son difíciles de manipular y pueden romperse con facilidad, lo que hace más difícil su implementación. Para resolver esto, el equipo del MIT buscó un sustrato liviano, flexible y de alta resistencia al que poder adherir las células solares. Identificaron los tejidos como la solución óptima, ya que proporcionan resistencia mecánica y flexibilidad con poco peso añadido.
El tejido encontrado es un compuesto que pesa solo 13 gramos por metro cuadrado, conocido comercialmente como Dyneema. Este tejido está hecho de fibras que son tan fuertes que se usaron como cuerdas para levantar el crucero hundido Costa Concordia desde el fondo del mar Mediterráneo. Añadiendo una capa de cola curable por UV, de tan solo unas micras de espesor, se adhieren los módulos solares a las láminas de este tejido. Esto da forma a una estructura solar ultraligera y mecánicamente robusta.
“Si bien puede parecer más simple imprimir las células solares directamente sobre la tela, esto limitaría la selección de posibles telas u otras superficies receptoras a aquellas que sean química y térmicamente compatibles con todos los pasos de procesamiento necesarios para fabricar los dispositivos. Nuestro enfoque desvincula la fabricación de células solares de su integración final”, explica Mayuran Saravanapavanantham, coautor de la investigación.
Al someter esta invención a pruebas de rendimiento, los investigadores descubrieron que podía generar 730 vatios de potencia por kilogramo cuando se colocaba de forma independiente y alrededor de 370 vatios por kilogramo si se desplegaba sobre el tejido Dyneema de alta resistencia, cifras que representan unas 18 veces más de potencia por kilogramo, con respecto a las células solares convencionales.
De igual forma, poniendo a prueba la durabilidad de sus dispositivos, en el equipo descubrieron que, incluso tras enrollar y desenrollar un panel solar de tela más de 500 veces, las celdas aún conservaban más del 90 por ciento de sus capacidades iniciales de generación de energía.
En el canal de YouTube del MIT, se puede encontrar un vídeo en el que se muestra la apariencia final y el proceso de fabricación de estas innovadoras celdas solares.