El trabajo acaba de publicarse en la revista Advanced Functional Materials.
El equipo del ICMM ha trabajado sobre un tipo de material llamado Redes Orgánicas Covalentes (COFs, por sus siglas en inglés), un polímero nanométrico –de un tamaño que es la millonésima parte de un milímetro– compuesto por moléculas orgánicas y que tiene estructura cristalina (es decir, ordenada) y porosa (es decir, con huecos). Se trata de materiales muy prometedores porque son fácilmente diseñables y versátiles, por lo que pueden usarse en aplicaciones muy diversas.
Eva María García Frutos, investigadora del ICMM-CSIC y una de las autoras principales del estudio, explica que eligieron un tipo de COF conocido por su alta estabilidad, poros uniformes y aplicaciones en fotocatálisis (el llamado COF TpPa1), y que lo fabricaron sobre un dispositivo híbrido que combinaba una célula solar orgánica con un generador triboeléctrico (que genera electricidad a partir del movimiento). “Al incorporar una capa de nanogenerador triboeléctrico pudimos generar energía adicional a partir del impacto mecánico de las gotas de lluvia”, describe la científica.
Gracias a esta combinación, consiguieron una película finísima, muy homogénea y de grosor nanométrico, que además se fabricó sobre una capa de ácido poliláctico (PLA), material biodegradable y respetuoso con el medio ambiente, “a diferencia de las películas de polímeros fluorados comúnmente utilizadas”, continúa la investigadora.
De este modo, “demostramos que la película de PLA hidrofóbica produce electricidad bajo goteo prolongado de agua, resiste la degradación y su alta transparencia óptica garantiza un impacto mínimo en el funcionamiento de la célula solar subyacente”, celebra el equipo de García Frutos.
La conclusión principal de este estudio preliminar es que el dispositivo “demostró su capacidad para producir energía tanto en días soleados como lluviosos”. Asimismo, el equipo demostró la estabilidad de las células solares orgánicas, pues su actividad apenas disminuyó tras varios meses.
Ahora, el equipo está preparando estudios adicionales para optimizar el rendimiento de su placa fotovoltaica con otros materiales COF. “Los sistemas multirrecolectores resultantes podrían contribuir a mejorar la sostenibilidad de las futuras células solares orgánicas y constituir una alternativa prometedora en el desarrollo de dispositivos híbridos de nanoenergía”, concluye la investigadora.
Referencia:
Joab D. Guerrero, Susana Ramos-Terrón, Salvador R. G. Balestra, José M. Malagón, David Aparicio, Lucia Velasco, Asterios Charisiadis, Dooshaye Moonshiram, Margarita Darder, Pilar Aranda, Bernd Wicklein, Gustavo de Miguel, Javier Pérez-Carvajal*, Eva M. García-Frutos*. Hybrid Solar Cell/Triboelectric Nanogenerator Based on Stable Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks. Advanced Functional Materials. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.76340
Imagen: La investigadora Eva García Frutos sostiene el dispositivo fabricado en el ICMM-CSIC. Foto: Ángela R. Bonachera/ICMM-CSIC
