¿Puede el TMD convertir al coche eléctrico solar en la respuesta definitiva?
La investigación en materia de energías renovables está en auge por razones obvias y la búsqueda de nuevos materiales se posiciona como una de las claves para la viabilidad de un futuro descarbonizado.
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Publicado: 21/01/2022 16:00
En ese futuro tienen cabida fuentes de energías como el hidrógeno o la energía solar, pero también nuevos materiales o compuestos que sean capaces de mejorar, simplificar o flexibilizar el aprovechamiento de la energía captada.
En este sentido, la tecnología a la energía solar tiene aún mucho camino por recorrer, pues de momento no ofrece suficiente rendimiento como para impulsar vehículos eléctricos ni suficiente polivalencia como para ser aplicada en soportes ligeros y flexibles a gran escala.
El prototipo consiguió una relación peso/potencia 100 veces mayor que cualquier TMD aún desarrollado
Ya hemos hablado en otras ocasiones de las limitaciones del silicio como materia prima para la fabricación de paneles solares, e investigaciones como la de la Universidad Tecnológica de Kaunas con la Perovskita buscan paliar dichas limitaciones.
Lo mismo ocurre con los materiales TMD y la Universidad de Stanford, que ya comienza a presentar resultados prometedores con este tipo de compuesto fotovoltáico ultrafino que cuenta con potencial para ser utilizado en dispositivos móviles, pero también en aviación o incluso en coches eléctricos.
Qué es el TMD
Se trata del acrónimo que hace referencia a las monocapas de dicalcogenuros de metales de transición, es decir, un tipo de nanomateriales de un grosor de únicamente tres átomos.
El TMD es un tipo de material muy apreciado en nanotecnología y suele ser muy resistente y estable, poseyendo además una gran movilidad de carga y capacidad para absorber y emitir grandes cantidades de luz.
Así es el Lightyear One, un coche solar que en el futuro podría beneficiarse de los avances realizados con el TMD.
«Imagine un dron autónomo que se alimenta a sí mismo con una matriz solar sobre su ala que es 15 veces más delgada que un pedazo de papel», dijo Koosha Nassiri Nazif, becario de doctorado en ingeniería eléctrica en Stanford y coautor principal de del estudio. «Esa es la promesa de los TMD».
«El silicio representa el 95% del mercado solar actual, pero está lejos de ser perfecto. Necesitamos nuevos materiales que sean ligeros, flexibles y, francamente, más ecológicos», dijo Krishna Saraswat, profesor de ingeniería eléctrica y autor principal del estudio.
Mucho camino por recorrer
Si bien los TMD son muy prometedores, los experimentos de investigación hasta la fecha han tenido dificultades para convertir más del 2% de la luz solar que absorben en electricidad. Para los paneles solares de silicio, ese número se está acercando al 30%. Esto se traduce en que, para ser utilizados ampliamente, los TMD tendrán que cerrar esa brecha.
El nuevo prototipo de Stanford logra una eficiencia de conversión de energía del 5,1%, pero los autores esperan alcanzar el 27% de eficiencia en optimizaciones ópticas y eléctricas. Una cifra que estaría a la par con los mejores paneles solares del mercado actual, incluido el silicio.
Además, el prototipo consiguió una relación peso/potencia 100 veces mayor que cualquier TMD aún desarrollado. Esa proporción es importante para las aplicaciones móviles, drones, vehículos eléctricos y la capacidad de cargar equipos expedicionarios en movimiento. Al observar la potencia específica, una medida de la potencia eléctrica por unidad de peso de la célula solar, el prototipo produjo 4,4 vatios por gramo, una cifra competitiva con otras células solares de película delgada actuales, incluidos otros prototipos experimentales.
«Creemos que podemos aumentar esta proporción crucial otras diez veces a través de la optimización», dijo Saraswat, que agregó que estiman que el límite práctico de sus células TMD es de unos notables «46 vatios por gramo».
Flexibles y ligeras
El mayor beneficio del TMD, no obstante, es su notable delgadez, lo que permite la minimización del uso y la reducción de los costes, además de células solares livianas y flexibles capaces de amoldarse a formas irregulares como pueden ser el techo de un automóvil, el ala de un avión o, incluso, el cuerpo humano.
Cuando están completamente ensambladas, las células TMD tienen menos de seis micras de grosor. Se necesitarían 15 capas para alcanzar el grosor de una sola hoja de papel. Y, si bien la delgadez, la ligereza y la flexibilidad son objetivos altamente deseables en sí mismos, los TMD también presentan otras ventajas de ingeniería.
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Son estables, fiables a largo plazo y no contienen productos químicos tóxicos. También son biocompatibles, por lo que podrían usarse en aplicaciones portátiles que requieran contacto directo con la piel o el tejido humano.
La matriz incluye el diseleniuro de tungsteno TMD fotovoltaico y contactos de oro atravesados por una capa de grafeno conductor que tiene un único átomo de espesor. Todo eso se intercala entre un polímero flexible similar a la piel y un recubrimiento antirreflectante que mejora la absorción de la luz.
Pero el TMD no cuenta sólo con ventajas, sino también con inconvenientes principalmente derivados de las complejidades de ingeniería de la producción en masa. El proceso de transferencia de una capa ultrafina de TMD a un material flexible y de soporte a menudo daña la capa de TMD.
Retos por delante que, sin embargo, no evitan que el TMD aspire a convertirse en un punto de inflexión en el campo de la energía solar.
Fuente: Forococheseléctricos.com
