Los químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, han desarrollado materiales sintéticos que podrían mejorar las células solares para uso en interiores. Este tipo de células fotovoltaicas, que pueden integrarse en diversos dispositivos electrónicos, generan electricidad incluso en condiciones de poca luz.
El uso de petróleo y gas ha provocado un cambio climático global debido al aumento de la temperatura atmosférica, que ahora se identifica como una crisis climática. Para abordar este problema, se están realizando esfuerzos para utilizar fuentes de energía renovables y respetuosas con el medio ambiente, como la energía eólica, hídrica y solar.
“La energía eólica y hidráulica están limitadas por los altos costos y la dependencia de la ubicación, mientras que la energía solar es flexible, eficiente y relativamente barata. Sin embargo, la energía de las fuentes de luz interior y la luz natural que entra por las ventanas se pierde todos los días”, afirmó Juojas Vidas Grazulevicius, KTU Profesor Titular de Tecnología Química y Jefe del Grupo de Investigación en Química de Materiales.
Según el profesor Dr. Gražulevičius, esto se puede solucionar con energía fotovoltaica interior, que genera electricidad incluso en condiciones de luz de baja intensidad.
Un claro nicho de mercado para las células fotovoltaicas interiores eficientes
“Las células fotovoltaicas de perovskita para uso en interiores se pueden integrar en teléfonos móviles, linternas de bolsillo y otros dispositivos electrónicos; pueden generar electricidad bajo luz artificial. Utilizando la tecnología de Internet de las cosas (IoT), esta electricidad se puede utilizar para controlar eficientemente el funcionamiento de la dispositivos y optimizar el consumo de energía”, dijo el Dr. Asta Dabulieni, investigador principal del Grupo de Investigación de Química de Materiales, KTU.
Con el rápido desarrollo de la tecnología IoT, el mercado de células fotovoltaicas para uso en interiores se ha expandido significativamente. Por lo tanto, las células fotovoltaicas de interior versátiles, de alto rendimiento y de bajo coste son clave para llenar este vacío en el mercado.
El Dr. Duboulien sintetizó una serie de nuevos derivados eficientes de tiazol (5,4-d) tiazol que transportan huecos para células fotovoltaicas de perovskita de interior. La función principal de sus capas es transportar selectivamente huecos (portadores de carga positiva) mientras bloquean electrones (portadores de carga negativa). Este transporte selectivo de carga ayuda a reducir las pérdidas por recombinación, mejorando así la eficiencia general de la célula solar.
“Un semiconductor transportador de huecos ideal para estas aplicaciones poseería una alta movilidad de los huecos y una buena alineación del nivel de energía con las capas adyacentes”, explica Daboulien.
Un derivado de tiazol (5,4-D) que contiene un fragmento donante de trifenilamina, que el investigador del KTU, el Dr. Sintetizado por Dabulieni, el equipo de investigación de la Universidad Tecnológica Ming Chi (Taiwán) lo utilizó para fabricar células solares de perovskita para el interior. El semiconductor orgánico desarrollado por KTU le permitió alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 37,0 % con iluminación LED de 3000 K (1000 lx). El estudio mostró un gran potencial de los derivados de tiazol (5,4-d) tiazol para mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita.
El resultado del trabajo de un equipo internacional
La innovación propuesta para células solares de interior es el resultado del trabajo de un equipo internacional de científicos. Investigadores del Grupo de Investigación de Química de Materiales de KTU han desarrollado y sintetizado semiconductores orgánicos que transportan cargas positivas de manera eficiente y han estudiado sus propiedades. Los científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (Arabia Saudita) realizaron estudios teóricos de los nuevos compuestos. Investigadores de la Universidad Tecnológica Ming Chi de Taiwán han desarrollado y caracterizado células solares de perovskita para uso en interiores.
Según el profesor JV Grazulevicius, la cooperación internacional ayuda a ampliar las actividades del proyecto: “Este año, investigadores del grupo de investigación de Química de Materiales ganaron cuatro proyectos del programa europeo Horizon. Además, recibimos invitaciones para colaborar de colegas del Reino Unido y Alemania. Estamos preparando otro propuesta de proyecto en curso.”
El profesor destaca que el grupo de investigación de Química de Materiales del KTU, que él dirige, emplea investigadores de varios países, como Lituania, Ucrania, India, Pakistán, Armenia, Egipto y Nigeria. Dice que trabajar en un equipo internacional puede ser muy gratificante, brindando diferentes perspectivas y soluciones innovadoras, pero uno debe estar preparado para enfrentar desafíos de comunicación, culturales y organizacionales para garantizar el logro efectivo de objetivos comunes.
“Las diferentes culturas y experiencias ayudan a generar nuevas ideas y soluciones innovadoras, y cada miembro del equipo aporta conocimientos y habilidades únicos que enriquecen el conjunto general de habilidades. Trabajar con personas que hablan diferentes idiomas nos ayuda a mejorar la comunicación internacional y promover las habilidades lingüísticas. mientras que las diferentes culturas laborales promueven una mayor flexibilidad y adaptabilidad a diferentes situaciones”, afirma el profesor Grazulevicius.