Aunque todavía queda mucho por desarrollar en el ámbito de la energía solar –como la eficiencia, mejorar los materiales de fabricación o lograr que almacenen más energía, entre otras cosas–, una colaboración entre la Universidad de Córdoba y el Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido pretende resolver varios de estos problemas con una solución muy interesante.
La solución consta de un vidrio semitransparente que puede generar y almacenar energía solar, ya que está fabricado con K-PHI, un material no tóxico compuesto por nitruro de carbono 2D extraído de la urea. El trabajo de investigación, publicado en la revista Advanced Energy Materials, cuenta con la destacada participación del español Alberto Jiménez-Solano, del Departamento de Física de la Universidad de Córdoba.
El proceso
La secuencia de acciones complejas arrancó con la aplicación de una fina capa de nitruro de carbono potasio 2D para construir una estructura firme que sirviera de base para realizar un dispositivo fotovoltaico. Este material viene en forma de polvo o en mezclas con agua de partículas diminutas, por lo que los investigadores tuvieron que idear métodos para producirlo de manera más simple y rápida.
De acuerdo con lo explicado por Jiménez-Solano, se trata de tener una especie de vidrio muy transparente, con una capa que conduce electricidad y se deja ver a través de ella (para permitir que la electricidad fluya), además de una serie de capas hechas de materiales semitransparentes con diferentes funciones, y otro vidrio conductor que completa el circuito eléctrico.
Mediante la combinación de cálculos sobre cómo se comporta la luz y experimentos eléctricos, los científicos lograron entender las oportunidades que presenta este dispositivo tanto para captar la energía del sol como para guardarla.
Experimentos realizados
El dispositivo tiene varias capas con grosores casi invisibles para el ojo humano, y su disposición semitransparente permite que absorba luz por ambos lados, lo que lo hace más versátil y mejora la cantidad de energía que genera.
Después de realizar pruebas en el laboratorio, los científicos descubrieron que las capas más delgadas y activas producían más energía, pero tenían menos capacidad para almacenarla. Sin embargo, al combinar capas de diferentes grosores, la batería solar puede generar corrientes eléctricas tanto fuertes como suaves, como las que un teléfono móvil necesita para funcionar, y estas corrientes podrían mantenerse por más tiempo.
Además, los resultados obtenidos a lo largo del proceso pueden aplicarse a otros tipos de baterías solares, como los fotocondensadores o las baterías solares de flujo redox. Pero lo que más destacan es que el material necesario para fabricarlo es seguro, está disponible en cantidad, es respetuoso con el medio ambiente y fácil de producir, ya que proviene de la urea.
Este compuesto es el principal producto final del proceso metabólico de las proteínas en los mamíferos, incluyendo los humanos, y se encuentra en mayor medida en la orina, el sudor y las heces.
Este equipo de científicos, liderado por el físico español Alberto Jiménez-Solano, marca un hito inicial hacia una alternativa económica y efectiva frente a las típicas placas solares.
