Grupo de investigación del Instituto de Investigación del Estado Sólido que lleva el nombre de Max Planck, dirigido por la profesora Bettina Lotch, presentó recientemente un diseño de celda solar integrada sostenible basado en materiales comunes. Su diseño se basa en un fotoánodo bifuncional de nitruro de carbono (K-PHI) que puede absorber luz y almacenar carga eléctrica.
El campo de la investigación de células solares es aún joven y, por lo tanto, muy diverso en conceptos e ideas con diferentes niveles de integración. La integración significa que dos funciones, la conversión de energía luminosa y el almacenamiento de energía, están integradas en un solo dispositivo. Esto se puede hacer a través de varios enfoques, por ejemplo, agregando un electrodo fotoactivo a la batería o usando un material de electrodo bifuncional. Sin embargo, la integración también puede afectar la transferencia de carga
— dijo uno de los investigadores Andreas Gouder.
Esencialmente, cuando las baterías se cargan con luz, uno de los portadores de carga fotogenerados debe transferirse del electrodo fotoactivo al otro electrodo.
Los profesores Lotch, Gowder y sus colegas decidieron crear una batería en la que este proceso se llevaría a cabo en su interior. Para ello, han implementado un separador multifuncional que separa los dos electrodos dentro de su batería.
La batería, creada por los investigadores, consta de dos electrodos (ánodo y cátodo) y un separador entre ellos. La absorción de luz se realiza mediante un ánodo de nitruro de carbono. Los electrones fotogenerados se acumulan directamente en nitruro de carbono y los huecos fotogenerados (portadores positivos) se transfieren a un cátodo hecho de polímero orgánico conductor PEDOT:PSS.
Los científicos de desarrollo evaluaron su matriz solar en una serie de pruebas y descubrieron que estaba produciendo resultados prometedores. La luz del sol puede contribuir a la carga de los paneles solares o al proceso de carga y descarga. Los investigadores descubrieron que su solución, aplicada tanto a los procesos de carga como de descarga, aumentó significativamente la energía extraída, en un 94,1 % en comparación con cuando la batería funcionaba como baterías convencionales en la oscuridad.
El diseño de celdas solares integradas propuesto por este grupo de investigadores puede inspirar pronto a otros equipos a crear celdas sostenibles similares basadas en fotoanodos de nitruro de carbono o utilizando separadores. Mientras tanto, los investigadores planean mejorar aún más su tecnología, mejorar su eficiencia energética y facilitar su comercialización. Se observa que tal tecnología puede tener demanda en la exploración del espacio ultraterrestre.