•Notícia

Imagineu-vos edificis on les finestres, a més de permetre que la llum solar pugui entrar-hi, puguin captar l'energia del sol necessària per a satisfer totes les seves necessitats energètiques. En aquest escenari aparentment futurista, les finestres es converteixen en cèl·lules solars d'alta productivitat que ens ajuden a reduir la nostra dependència dels combustibles fòssils i avançar cap a un medi ambient més verd i més net. En un recent estudi dut a terme a l'ICFO, els científics del centre han fabricat una cèl·lula solar orgànica òptima amb un alt nivell de transparència i una alta eficiència de conversió d'energia, fent un pas prometedor cap a les energies renovables assequibles, netes, àmpliament utilitzades i urbanament integrades. Els resultats d'aquest estudi han estat publicats recentment a Nature Photonics.

Els panells solars comercials d'avui dia estan, generalment, composats de cèl·lules solars basades en silici cristal·lí, molt eficients en la conversió de la radiació solar en energia elèctrica (aproximadament un 15% d'eficiència de conversió), però amb diversos obstacles importants per a la seva màxima explotació. Inevitablement han de estar correctament orientades per rebre la llum solar directa i, encara així, estan limitades a l’hora d’absorbir la llum difusa. D'altra banda, són pesades, opaques i ocupen molt espai.

Tot i que la tecnologia de les cèl·lules solars orgàniques va néixer fa uns trenta anys, avui en dia comença a atreure un gran interès a causa del seu baix cost de producció. Mentre que les cèl·lules orgàniques encara no han assolit els valors d’eficiència de les de silici, aquestes cèl·lules fotovoltaiques orgàniques (OPV) han demostrat ser més lleugeres, més flexibles (capaces d'adaptar-se a superfícies corbes), i encara més sensibles a la llum poc intensa, així com a la llum solar indirecta, per la qual cosa es converteixen, així, en una de les tecnologies fotovoltaiques més atractives per a moltes aplicacions d'ús quotidià. Entre els seus avantatges, una propietat que les fa encara més interessants és el seu potencial per a ser implementades com un dispositiu semi-transparent.

No obstant això, les OPVs, com qualsevol altra tecnologia fotovoltaica, aconsegueixen la seva màxima eficiència de conversió d'energia elèctrica en dispositius opacs. Per convertir aquestes cèl·lules en dispositius transparents, l'elèctrode de metall de la seva part posterior ha de diluir-se fins a només uns pocs nanòmetres, fet que redueix dràsticament la seva capacitat per recollir la llum solar. Els investigadors de l'ICFO han estat capaços de desenvolupar una cèl·lula semitransparent, que incorpora un cristall fotònic, i assolir un rendiment de la cèl·lula gairebé tan alt com la seva contrapart opaca. Els científics van col·locar el cristall fotònic extra sobre la cèl·lula i van ser capaços d'augmentar la quantitat de llum infraroja i ultraviolada absorbida per la cèl·lula, aconseguint una eficiència de 5,6% i, al mateix temps, preservant una transparència gairebé indistingible respecte a la del vidre normal. Els resultats obtinguts sobre la seva eficiència i la seva transparència fan que aquestes cèl·lules siguin un producte molt competitiu per a les tecnologies fotovoltaiques integrades en edificis (BIPV).

Jordi Martorell, investigador a l'ICFO i professor del Departament de Física i Enginyeria Nuclear de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) i líder d’aquest estudi, explica que "les aplicacions d'aquest tipus de tecnologia en BIPVs està a uns pocs passos de fer-se realitat, però la tecnologia encara no ha arribat al seu punt de saturació. El descobriment fet a l'ICFO obre el camí per a la innovació en altres aplicacions industrials dins del sector de l'energia fotovoltaica transparent. A mig termini, s'espera arribar als altíssims nivells de transparència i eficiència necessaris per alimentar dispositius com pantalles, tauletes electròniques, telèfons intel·ligents, etc".

El futur sembla ser prometedor per a aquests dispositius. Un projecte europeu recentment aprovat amb el nom de SOLPROCEL permetrà a un consorci format pels millors investigadors i indústries europeus i dirigit per l'ICFO, impulsar l'estudi de la capacitat d'aquestes cèl·lules, millorant la seva estabilitat i vida útil, així com l'obtenció dels materials necessaris per elevar substancialment la seva eficiència.