Ingenieros e investigadores de Cornell University han avanzando en el desarrollo de un nuevo marco molecular capaz de facilitar el diseño de células solares flexibles y de menor costo. Teniendo en cuenta que muchas veces los paneles solares resultan complicados de manejar, estas nuevas células permitirán crear dispositivos y paneles más prácticos y maleables, incrementando su campo de uso.

El grupo de especialistas del Departamento de Química y Biología Química de Cornell University ha desarrollado un método para organizar de una manera innovadora las moléculas empleadas en tintes orgánicos y otros compuestos, dando como resultado materiales a incorporar en células solares flexibles y de bajo costo.

El descubrimiento fue publicado en la revista Nature Chemistry, además de haberse difundido mediante una nota de prensa de Cornell University. También mereció un artículo en el sitio especializado Physorg.com. El equipo de trabajo fue conducido por el profesor William R. Dichtel.

Los paneles solares que habitualmente se colocan en los tejados pueden ser muy útiles, pero también son costosos, pesados y su manejo no es tan sencillo. Con el objetivo de desarrollar una alternativa más económica y funcional, el equipo conducido por Dichtel ha trabajado en una nueva estructura molecular.

Materiales orgánicos

La estrategia llevada adelante por estos especialistas emplea moléculas orgánicas utilizadas en tintes, que se ensamblan en una estructura conocida como marco orgánico covalente (COF, Covalent Organic Framework). Estos materiales orgánicos podrían ser ideales para desarrollar células solares más eficientes.

Las características de los mencionados materiales permitirían crear células delgadas, flexibles y otros dispositivos fotovoltaicos de bajo costo. A pesar de esto, hasta el momento resultaba difícil organizar sus moléculas de forma fiable para maximizar el rendimiento de los dispositivos.

Sin embargo, los materiales COF ofrecen una nueva manera de abordar este inconveniente. Además, el proceso desarrollado en Cornell University permite avanzar en relación a los métodos conocidos para la creación de estos materiales, que tenían limitaciones significativas.

Según Dichtel, el grupo de ingenieros e investigadores tuvo que desarrollar un método completamente nuevo para confeccionar las materias primas necesarias para las nuevas células solares. El sistema logra ensamblar las moléculas orgánicas en una hoja de dos dimensiones, que terminan formando una red hasta desarrollar el material buscado.

Próximos pasos

La reacción aplicada es reversible, lo que permite corregir errores en el proceso. El resultado es una estructura que mantiene su ordenamiento molecular en forma precisa y predecible en grandes superficies. Los investigadores utilizaron difracción de rayos X para confirmar la estructura molecular del material y para determinar su porosidad.

Las moléculas llamadas ftalocianinas son claves en la nueva estructura. Se trata de una clase de tintes industriales comunes, utilizados en productos de uso masivo como por ejemplo los pantalones vaqueros azules, cuyo color es obtenido gracias a estos tintes. Ahora podrían tener también un papel vital en el desarrollo de nuevos dispositivos para el aprovechamiento de la energía solar.

La importancia de las ftalocianinas radica en que están estrechamente relacionadas en su estructura con la clorofila, el compuesto presente en las plantas que absorbe la luz del sol para la fotosíntesis. Este tipo de compuestos captan casi todo el espectro solar, una propiedad especial que permite crear materiales orgánicos únicos.

La estructura desarrollada no es aún una célula solar, pero es un modelo que permite un gran avance en el empleo de los materiales COF con estos fines. El siguiente paso es combinar la estructura creada con otro material orgánico, lo que permitiría crear células solares ligeras, flexibles, altamente eficientes y fáciles de fabricar.