"Nuestras células fotovoltaicas podrían contribuir a lograr edificios de consumo energético casi nulo"

22 enero 2019

CHEMICAL NEWS

Jordi Martorell, líder del grupo de investigación Organic Nanostructured Photovoltaics, del Instituto de Ciencias Fotónicas.

Jordi Martorell, líder del grupo de investigación Organic Nanostructured Photovoltaics, del Instituto de Ciencias Fotónicas.

Usted dirige el grupo del ICFO llamado Organic Nanostructured Photovoltaics. ¿Cómo resumiría el objeto de investigación de este grupo?

Nuestro grupo aplicaba en principio la fotónica a materiales no lineales, pero hace algo menos de 10 años decidimos reorientar los conceptos fotónicos a materiales fotovoltaicos. Nosotros no enfocamos nuestra investigación a la síntesis de nuevos materiales fotovoltaicos sino a aumentar la eficiencia de las células fotovoltaicas. Estamos hablando de células thin film (capa delgada o película fina) y dentro de esta tipología existen diferentes materiales (orgánicos, perovskitas, puntos cuánticos, etc.) Nosotros trabajamos sobre todo con orgánicos y perovskitas.

¿Qué son materiales de nano o microestructuración y porque son importantes en la interacción entre la luz y la materia?

Una vez tenemos esta capa delgada de material, y para conseguir una buena célula fotovoltaica, lo que queremos es que convierta la luz en electricidad del modo más eficiente posible. Lo primero que tiene que pasar es que la luz se absorba muy bien. Por tanto, para que esta absorción sea efectiva en una capa ultradelgada del orden de 100 nanómetros, se tienen que añadir una nano o microestructuración en la estructura de dicha capa. Esto permitirá atrapar la luz mejor en el material orgánico o de perovskita de la célula fotovoltaica.

¿Qué ventajas se conseguirían respecto a las células de silicio que son las que todo el mundo conoce?

Un primer aspecto es que al reducirse la cantidad de material bajarían los costes de producción. Otro aspecto muy importante es que al utilizar capas muy delgadas se puede lograr que la célula fotovoltaica sea flexible, lo que en el caso del silicio no es posible. Asimismo, se puede conseguir que la célula sea transparente. Respecto al uso de material orgánico en concreto, lo que le hace diferente de todos los demás es que la transparencia es de mucha calidad. Nosotros podemos conseguir células fotovoltaicas con transparencias superiores al 50% y con eficiencias un poco por debajo del 10%. Un panel de silicio tiene actualmente una eficiencia del 17%. Hay que tener en cuenta que la transparencia hace que no se pueda absorber la parte visible de la luz. Se absorbe sobre todo la parte infrarroja y una parte de la ultravioleta. Por tanto las células transparentes difícilmente llegarán nunca a la eficiencia de las de silicio. Pero su gran ventaja respecto a las de silicio radica en que se pueden instalar en una gran cantidad de superficie vertical.

Que es la más abundante en la ciudad, por otra parte.

Exacto, especialmente en las ciudades densas con edificios altos y muy especialmente en clústeres de rascacielos dedicados a oficinas. En estas tipologías, que son muy abundantes en muchas ciudades, no son viables las células de silicio porque el espacio horizontal -que es el que estas células necesitan- es realmente escaso. Aunque las eficiencias logradas con células transparentes orgánicas estén por debajo de 10, esto queda compensado por la gran cantidad de superficie que pueden llegar a ocupar y energéticamente es más favorable para un edificio que un pequeño número de células de silicio limitado a la azotea. Con una instalación de silicio se tiene que realizar la parte mecánica, con las estructuras que soportan las células, y la parte eléctrica. En cambio estas células transparentes orgánicas estarían integradas en los cristales de las ventanas y se montarían durante la propia construcción del edificio, luego también haría falta realizar la parte eléctrica pero la simplificación de la instalación es evidente.

¿Cómo se vería el exterior desde la ventana?

Se vería bien, aunque tendría un muy ligero toque azulado que proviene de la materia orgánica utilizada, pero no cambiaría básicamente el color del paisaje.

¿Las investigaciones que ustedes están realizando corroboran que este sistema fotovoltaico funcionaría en la realidad?

Así es, de hecho estamos preparando un artículo científico en este sentido donde lo demostramos.

Sería interesante conocer en qué punto nos encontramos en esta innovación. ¿Estamos en un escenario inicial / experimental o en un desarrollo más avanzado?

Yo creo que la investigación básica está llegando ya a su fase final. Tenemos unos dispositivos a escala de laboratorio que tienen unas prestaciones muy buenas para dar el salto a la industrialización y comercialización. Hay un punto importante que quería señalar. Cuando a muchas personas se les habla de material orgánico lo asocian a algo inestable. En el argot fotovoltaico existe lo que se conoce como T80 que significa que al cabo de un tiempo determinado la eficiencia de la célula habrá bajado un 80% respecto al valor inicial. El silicio tiene un T80 superior a los 20 años. En orgánico estamos hablando de unos T80 de 10 años, lo cual no está nada mal para un material orgánico, podríamos decir que es una estabilidad elevada para este tipo de material.

¿Y cual sería el próximo paso?

Pasar del laboratorio a la escala industrial. Para ello necesitamos recursos y soportes de aquellos que quieran apostar por este upscaling porque se dan cuenta que tendrá un importante valor de mercado.

Si ahora quisiera usted construir el típico edificio corporativo de oficinas con piel de cristal tendría la oportunidad de mejorar su situación energética con la innovación que está comentando.

Sí, claro y además la normativa europea exige que los edificios que se construyan a partir de 2020 tengan un consumo de energía casi nulo. La única manera de lograr este objetivo es instalando este tipo de tecnología fotovoltaica. No hay otras opciones para generar electricidad en un edificio de forma segura.

¿Estamos hablando hasta ahora de los edificios que, por otra parte, son grandes consumidores de energía pero habría otras aplicaciones para estas placas orgánicas y transparentes?

Sí, en los vehículos eléctricos que ya de por sí son más eficientes que los de combustión. Se podrían instalar perfectamente estas células fotovoltaicas en las partes transparentes de los vehículos de manera que se convertirían en una fuente complementaria para cargar las baterías. El coche estacionado al aire libre iría acumulando energía todo el tiempo.

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