Un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) ha desarrollado células solares de tela ultraligeras que pueden convertir rápida y fácilmente cualquier superficie en una fuente de energía. Estas células, con una centésima parte del peso de los paneles solares convencionales y con la capacidad de generar 18 veces más de energía por kilogramo, están hechas de tintas semiconductoras con procesos de impresión que pueden escalarse en el futuro en la fabricación en grandes áreas.
Duraderas y flexibles, estas células son más delgadas que un cabello humano y están pegadas a una tela fuerte y liviana, lo que las hace fáciles de instalar en una superficie fija como en las velas de un barco, en tiendas de campaña o en las alas de los drones. Pueden proporcionar energía sobre la marcha como un tejido de energía portátil o transportarse y desplegarse rápidamente en ubicaciones remotas para asistencia en emergencias.
Fabricación de las células solares
Para producir las células solares, los investigadores han utilizado nanomateriales que se encuentran en forma de tintas electrónicas imprimibles. Trabajando en la sala limpia de MIT.nano, recubren la estructura de la celda solar utilizando un recubridor de matriz ranurada, que deposita capas de los materiales electrónicos en un sustrato liberado preparado que tiene solo 3 micrones de espesor. Mediante serigrafía, se deposita un electrodo sobre la estructura para completar el módulo solar.
De esta forma, se puede despegar el módulo impreso, que tiene un grosor de aproximadamente 15 micrones, del sustrato de plástico, formando un dispositivo solar ultraligero. Pero estos módulos solares delgados e independientes son difíciles de manejar y pueden romperse fácilmente, lo que dificultaría su implementación.
Para resolver este desafío, el equipo del MIT buscó un sustrato liviano, flexible y de alta resistencia al que pudieran adherirse las células solares. Identificaron los tejidos como la solución óptima, ya que proporcionan resistencia mecánica y flexibilidad con poco peso añadido.
Los investigadores se decantaron por Dyneema, un tejido compuesto que pesa solo 13 gramos por metro cuadrado. 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 ultravioleta (UV), de tan solo unas micras de espesor, adhieren los módulos solares a las láminas de este tejido. Esto forma una estructura solar ultraligera y mecánicamente robusta.
Mayor potencia de energía
Cuando probaron el dispositivo, los investigadores del MIT 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, que es unas 18 veces más de potencia por kilogramo que las células solares convencionales.
También probaron la durabilidad de sus dispositivos y descubrieron que, incluso después de enrollar y desenrollar un panel solar de tela más de 500 veces, las celdas aún conservaban más del 90% de sus capacidades iniciales de generación de energía.
Si bien sus celdas solares son mucho más livianas y mucho más flexibles que las celdas tradicionales, deberían revestirse con otro material para protegerlas del medio ambiente. El material orgánico a base de carbono utilizado para fabricar las células podría modificarse al interactuar con la humedad y el oxígeno del aire, lo que podría deteriorar su rendimiento.