Paneles fotovoltaicos de plástico flexible, el invento con ADN español que llevará la energía solar a cualquier parte

Un grupo de investigadores europeos, pertenecientes al Centro Tecnológico Eurecat de Cataluña, la Universidad de Pardubice y el Centro de Química Orgánica de la República Checa, han publicado un estudio en el que detallan la creación de un soporte de plástico moldeado por inyección industrial (IM) en el que han integrado módulos fotovoltaicos orgánicos (OPV).

El proyecto, en el que también colabora el productor francés de nanometales GenesInk y el proveedor español de moldeo por inyección Aitiip, se basa en una técnica ampliamente utilizada que consiste en inyectar material fundido en un molde. La diferencia es que, en este caso, también permite el desarrollo de células solares de plástico con rendimiento y estabilidad superiores.

Cómo proteger células solares flexibles sin afectar a su rendimiento

El estudio señala que, «debido a su diseño muy delgado, las células solares flexibles pueden ser sensibles a la abrasividad mecánica y, por lo tanto, podrían requerir estrategias adicionales de protección e integración».

Para evitar esta fragilidad, el equipo de investigación europeo ha incrustado «un módulo solar impreso en una pieza de plástico», lo que «simplifica los desafíos de integración, al tiempo que proporciona protección mecánica adicional, adaptabilidad de forma y contactos optimizados para las conexiones».

Durante el proceso de desarrollo, los investigadores han optado por crear módulos de impresión rollo a rollo, utilizando para ello una mezcla fotoactiva conocida como P3HT:O-IDTBR. La razón es que esta ofrece una estabilidad morfológica y térmica muy ventajosas a la hora de afrontar el proceso de moldeo por inyección.

«El desarrollo de productos OPV exige materiales fotovoltaicos con una alta estabilidad morfológica bajo estrés térmico, como la mezcla P3HT:O-IDTBR», se explica en el estudio. «En ese sentido, se necesitan urgentemente materiales de su rendimiento y estabilidad».

Por su parte, el molde de inyección es de poliuretano termoplástico con base de copolímero de poliéter. Se optó por este material debido a su baja temperatura de procesamiento, su capacidad para ser compatible con diversos sustratos y su flexibilidad.

Resultados de los experimentos

«De la selección de 64 módulos impresos en un proceso continuo, 32 de ellos fueron sometidos a inyección, mientras que los otros 32 módulos se utilizaron como grupo de referencia», explicaron los investigadores.

«En promedio, los módulos IM-OPV mantuvieron el 98,1 % de su rendimiento original. Únicamente dos muestras presentaron fallos, mientras que 28 muestras conservaron más del 90 % del rendimiento original, lo que coloca el proceso cerca del 90 % de eficiencia», ampliaron.

En lo que se refiere a la durabilidad, los científicos han observado un incremento promedio de más del 35 % en el punto de tensión máxima en las muestras, En los dispositivos convencionales de control, la primera fractura ocurrió con una tensión del 10 al 30 %, mientras que en los módulos mejorados, este valor aumentó a un rango del 70 al 150 %.

Además, se descubrió que la eficiencia de conversión de energía se mantuvo por encima del 90 % después de 50.000 ciclos en los módulos moldeados.

«Este estudio representa la primera demostración de células solares de plástico moldeado y abre nuevas oportunidades para la energía fotovoltaica orgánica en aplicaciones que requieren alto rendimiento óptico y estructural al mismo tiempo», declaran los autores del estudio.

«Creemos que en el futuro el enfoque en materiales plásticos inyectados podría ampliar aún más los beneficios de la energía fotovoltaica moldeada en términos de estabilidad estructural y funcionalidades ópticas adicionales», concluyen.