Celdas solares que se reparan a sí mismas

Mientras que los ingenieros buscan formas novedosas de aumentar los niveles de eficiencia en las celdas solares, un grupo de investigadores en MIT ha descubierto una forma en la cual estas celdas pueden repararse a sí mismas. Si bien están diseñadas para recolectar la energía solar, las celdas pueden recibir cierto daño en el proceso, disminuyendo su eficiencia de forma drástica en algunos casos. Con este proceso, las celdas pueden conservar un estado óptimo, manteniendo los niveles de recolección energética dentro de parámetros aceptables.

Varios de los mayores logros científicos de la historia se han inspirado directamente de la naturaleza, y este nuevo sistema de auto-reparación de celdas solares no es la excepción. Los responsables detrás de la idea, investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts, han tomado como ejemplo a las plantas. Estas campeonas de la fotosíntesis pueden deshacer las moléculas capaces de capturar la luz, y recrearlas completamente, en un ciclo de renovación que tiene un intervalo de aproximadamente 45 minutos. Esto revela que, por más quieta que nos pueda parecer una planta, en realidad está sujeta a un vertiginoso proceso de reciclado y regeneración de proteínas que dista mucho de un estado de descanso.

La prueba de concepto se ve poco impresionante, pero el logro de la reparación de celdas es muy grande

El diseño se basa en un grupo de moléculas de ensamble automático que pueden convertir a la luz solar en electricidad. Dichas moléculas pueden ser deshechas y re-ensambladas a gran velocidad, imitando el comportamiento de las proteínas en una planta, a través de la adición o extracción de una solución especial. Estas moléculas sintéticas conocidas como fosfolípidos forman una especie de discos capaces de proveer un apoyo estructural suficiente para otras moléculas que responden a la luz, dentro de los llamados "centros de reacción", liberando electrones cada vez que son golpeados por fotones. Estos discos son mantenidos en una solución sobre la cual se adhieren a nanotubos de carbono. La forma en la que los nanotubos sostienen a los discos fosfolípidos permite que la luz solar golpee a todos los centros de reacción a la vez, al mismo tiempo que sirven como una especie de maraña de cables que canalizan el flujo de electrones.

En total, el sistema de regeneración está compuesto por siete elementos diferentes, los cuales pueden ser fácilmente separados si se agrega un tensioactivo, pero al quitar al tensioactivo haciendo pasar al sistema por una membrana, todos los componentes vuelven a unirse para formar una fotocelda. Tras diseñar una celda prototipo y someterla a un ciclo de catorce horas, no se registró ninguna pérdida en la eficiencia. Los investigadores reconocen que las celdas fotovoltaicas basadas en silicio tienen una merma muy baja en su funcionamiento, pero también mencionan que en algunos otros casos, la pérdida de eficiencia puede ser muy grande, incluso cayendo a una décima parte del rendimiento original tras dos días y medio de operación. Este sistema de regeneración podría restaurar la eficiencia perdida, pero admiten que el próximo paso será elevar la concentración de las moléculas, para aumentar la eficiencia general.