Un proyecto de la UE amplía los límites del conocimiento sobre las nanoestructuras
El descubrimiento se hizo en el tramo final del proyecto NanoCuI, financiado con fondos europeos, prácticamente de manera accidental. Cuando intentaba crear nuevos nanomateriales adecuados para celdas fotovoltaicas, el equipo del proyecto mezcló tres sustancias químicas comunes en agua y observó que podían depositar el politipo de yoduro de cobre 12R sobre un vidrio conductivo especial. «Anteriormente solo se ha publicado otro estudio sobre este quinto tipo de yoduro de cobre, así que, como científico, es todo un acontecimiento —declaró el coordinador del proyecto, el Dr. John Fielden de la Universidad de East Anglia (Reino Unido)—. Es probable que, igual que otras formas de yoduro de cobre, este nuevo material conduzca electricidad con eficiencia, y que las nanoestructuras que hemos creado tengan la forma adecuada para usarlas en celdas fotovoltaicas sensibilizadas por colorante». El yoduro de cobre tiene numerosas aplicaciones. Actualmente se utiliza en tejidos para estabilizar el calor en el nailon, en accesorios de motores de automoción y en otros sectores donde se da importancia a la durabilidad y al peso. Este material también puede servir para detectar mercurio. Según Fielden, «existe un gran interés por el yoduro de cobre como material para fabricar películas finas. Ese fue nuestro punto de partida en el proyecto». Celdas fotovoltaicas más eficientes El proyecto NanoCuI tenía la finalidad de investigar si con unos electrodos de yoduro de cobre se podía aumentar la eficiencia de las celdas fotovoltaicas sensibilizadas por colorante (DSSC). Si se consiguiera innovar en ese campo, se contribuiría a transformar el sector de la energía solar, que necesita mantener su competitividad ante un mercado mundial muy sensible al precio. «La mayoría de las celdas fotovoltaicas comerciales se basan en el silicio —indicó Fielden—. Pueden tener una eficiencia de hasta el 20 % y cada vez son más asequibles en cuanto al precio. Sin embargo, para fabricarlas se consume mucha energía, y requieren una intensidad lumínica elevada para alcanzar su eficiencia máxima». En los últimos dos decenios, muchos investigadores han trabajado en otras clases de celdas fotovoltaicas sensibilizadas por colorante, que cuentan con ánodos de dióxido de titanio (un ingrediente común en las pinturas) y emplean tintes moleculares que absorben luz. Estas celdas pueden ser más baratas y funcionar mejor en condiciones de luz reducidas, pero su eficiencia máxima sigue siendo mucho más baja que la de las celdas de silicio. En consecuencia, hay interés en averiguar si se podrían combinar unos nuevos dispositivos de energía solar llamados p-DSSC (fotocátodos sensibilizados por colorante de tipo p) con los ánodos DSSC convencionales para obtener dispositivos más eficientes. Según Fielden, «en principio, de ese modo se debería poder alcanzar más tensión y, si la ajustamos adecuadamente, un tinte podría absorber longitudes de onda más cortas en el ánodo y otro, el resto del espectro en el cátodo. Si se absorbe más luz, se consigue más corriente y más tensión». No obstante, los p-DSSC suelen tener unos cátodos de óxido de níquel que tienen poca eficiencia por su baja conductividad. Fielden se propuso sustituir el óxido de níquel por yoduro de cobre, cuya conductividad es aproximadamente cien veces mayor. Durante los ensayos para obtener el nanomaterial adecuado con yoduro de cobre, descubrió una forma de crear el politipo de yoduro de cobre nanoestructurado 12R. Un descubrimiento científico Fielden y su equipo consiguieron crear electrodos recubiertos de partículas diminutas e interconectadas de yoduro de cobre, pero su nivel de eficiencia fue decepcionante cuando realizaron ensayos en celdas fotovoltaicas. «Por ahora no sabemos el motivo. Podría ser por la nanoestructura o por el material en sí. Sea como sea, espero que este proyecto tenga una repercusión mucho más notable en la ciencia fundamental de los materiales y en la nanociencia. El caso es que nadie ha investigado aún las propiedades de este tipo concreto de yoduro de cobre». Fielden asegura que los proyectos científicos como NanoCuI, que no garantizan ningún resultado concreto, solamente son posibles con el apoyo económico de organismos como la UE. «La verdad es que estos proyectos nos permiten probar cosas nuevas. Siempre pueden surgir sorpresas y descubrimientos. Para poder avanzar y desarrollar productos nuevos es indispensable asumir riesgos, sobre todo en el caso de dispositivos complejos como son las celdas fotovoltaicas».
Palabras clave
NanoCuI, celdas fotovoltaicas, nanomateriales, yoduro de cobre, fotocátodos, tipo p, óxido de níquel, electricidad
