Herramientas de simulación para asistir en el diseño de celdas fotovoltaicas Un investigador financiado con fondos europeos colaboró con expertos del País Vasco y California para desarrollar un método nuevo con el que simular los estados de transferencia de carga, fundamentales en la fabricación de celdas fotovoltaicas con las que generar energía renovable. Energía © Thongsuk Atiwannakul, Shutterstock Este investigador desarrolló un modelo con el que simular mejor los procesos de transferencia de carga, que desempeñan una función crucial en las reacciones fotocatalíticas y los fotosensibilizadores empleados en la producción de energía solar. «El método nuevo para computar los estados excitados de transferencia de carga se presentó en varios congresos, donde fue bien recibido por la comunidad científica», señala el doctor Eduard Matito, experto en correlación electrónica en la Universidad del País Vasco (España). El doctor Matito ayudó al doctor Eloy Ramos Córdoba a desarrollar su método mediante el proyecto europeo de la Unión Europea AccuCT (Accurate characterization of charge-transfer excited states), que contó además con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie. El doctor Ramos Córdoba pasó los dos primeros años de su programa científico en la Universidad de California en Berkeley (los Estados Unidos), trabajando en colaboración con el equipo del profesor Martin Head-Gordon, dedicado al desarrollo de nuevos métodos de estructura electrónica y su aplicación como algoritmos informáticos eficaces. «Gracias a las capacidades adquiridas pude proponer una nueva familia de métodos con los que tratar los estados de transferencia de carga», afirma el doctor Ramos Córdoba. Una simulación precisa Los procesos de transferencia de carga se producen cuando los electrones, partículas con carga negativa, se desplazan de una zona de la molécula a otra. El movimiento crea un hueco, una región con carga positiva, y un exceso de electrones en otra zona de la molécula. Este movimiento es a menudo el paso previo a una reacción química o un proceso físico. La forma más común de simular los procesos de transferencia de carga y otros procesos fotoquímicos moleculares es mediante programas informáticos basados en la «teoría del funcional de la densidad». No obstante, sus aproximaciones no son suficientemente precisas para modelar procesos de transferencia de carga, ya que los electrones interactúan en distancias largas y no en cortas. «Las aproximaciones del funcional de la densidad actuales no suelen ofrecer una repuesta precisa y fiable, lo cual resulta en cálculos excesivos de la energía de excitación», explica el doctor Ramos Córdoba. Este método tampoco describe simultáneamente moléculas grandes y pequeñas, pues no atribuye un margen de error proporcional al tamaño de la molécula. El método de AccuCT es mucho más preciso. «En AccuCT desarrollamos un método nuevo que describe adecuadamente los estados de transferencia de carga y que puede combinarse con aproximaciones del funcional de la densidad de rango corto para producir un funcional de la densidad corregido de rango largo», afirma el doctor Ramos Córdoba. El método nuevo es capaz de simular cualquier tipo de excitación electrónica. «Mediante la corrección de uno de los defectos de aproximaciones del funcional de la densidad esperamos mejorar el funcional y, por tanto, predecir mejor propiedades que hasta ahora eran difíciles de simular», indica el doctor Matito. La mejora de las simulaciones facilita el desarrollo de celdas fotovoltaicas. Para crear celdas fotovoltaicas, se utilizan fotosensibilizadores, moléculas sometidas a separación de la transferencia de carga tras radiarlas con luz visible, y crean así una corriente eléctrica. El trabajo del doctor Ramos Córdoba en el proyecto le sirvió para recibir una ayuda Juan de la Cierva- incorporación del Gobierno español a fin de continuar su trabajo en la Universidad del País Vasco. Los investigadores de AccuCT difundieron sus resultados en diez congresos y tres revistas sometidas arbitradas y continúan el trabajo para publicar otros tres artículos. «Estamos colaborando con dos grupos de investigación que se proponen utilizar nuestros índices para desarrollar métodos de simulación nuevos», afirma el doctor Matito. Palabras clave AccuCT, procesos de transferencia de carga, celda fotovoltaica, fotosensibilizadores, energía solar
