Un grupo de ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón, en los Estados Unidos, han usado un organismo vivo antiquísimo para desarrollar una nueva tecnología aplicable a la energía solar. En concreto, han utilizado los caparazones diminutos de las diatomeas, unos organismos que viven en el agua, para integrarlos en una técnica ya usada en la actualidad para fabricar células solares, como es la sensibilización de éstas mediante colorantes. El resultado es una célula solar más eficiente (aunque más cara) y hecha con materiales biológicos respetuosos con el medio ambiente.
TENDENCIAS CIENTÍFICAS
Ingenieros estadounidenses han descubierto un modo de usar una forma de vida antiquísima para crear una novedosa tecnología para extraer la energía del sol. El resultado es un sistema muy simple en comparación con las células solares basadas en el silicio que priman hoy por hoy. El secreto son las diatomeas.
Las diatomeas son organismos fotosintetizadores que viven en agua dulce o marina. Constituyen una parte muy importante del fitoplancton y uno de sus rasgos más peculiares es la presencia de una cubierta de dióxido de silicio hidratado llamado frústulo.
Son muy importantes para la cadena alimenticia marina y tienen su función en el ciclo del dióxido de carbono de la atmósfera. Recientemente, sus caparazones diminutos han atraído la atención de la comunidad científica para crear nanoestructuras. En este caso, la naturaleza es la "ingeniera" y, gracias a ella, se están encontrando modos de fabricar materiales más avanzados y baratos.
Estas pequeñas formas marinas unicelulares han existido desde hace por lo menos 100 millones de años y son la base de muchas de las formas de vida que pueblan los océanos. Esa cubierta o concha rígida puede ser usada para crear orden de un modo natural a nivel nanotecnológico.
Usando la biología en lugar de semiconductores convencionales, los investigadores de la OSU han creado un nuevo tinte para las células solares, gracias al cual los fotones rebotan como si estuvieran en un pinball, se adhieren a ese tinte y produce energía. Según sus creadores, esta tecnología puede ser un poco más cara que otras utilizadas para hacer células solares sensibilizadas por colorante, pero potencialmente es capaz de generar el triple de energía eléctrica.
Otras tecnologías solares
"La mayor parte de la tecnología de las células solares se basa en el silicio y está en los límites de lo que se puede obtener de ella", comenta Greg Rorrer, que ha participado en esta investigación, en un comunicado. "Hay muchas posibilidades para desarrollar diferentes tipos de tecnología solar".
Una de ellas son las células solares sensibilizadas por colorante, que usa materiales respetuosos con el medio ambiente y que tienen la particularidad de funcionar muy bien en condiciones de luz muy baja. La aportación de estos investigadores de Oregón es mejorar su fabricación y su eficiencia.
"Las células solares sensibilizadas por colorante ya existen", comenta Rorrer. "Lo que es diferente en nuestra propuesta son los pasos para fabricar estos dispositivos y las mejoras potenciales que ofrece".
Proceso más eficiente
El nuevo sistema se basa en diatomeas vivas, que son extremadamente pequeñas, células unicelulares de alga, que tienen un caparazón con la nanoestructura que es necesaria. Se depositan sobre la superficie de un cristal conductivo para después retirar el material orgánico, dejando sólo los esqueletos de las diatomeas para formar una estructura base.
Posteriormente se usa un agente biológico para precipitar titanio soluble en pequeñas nanopartículas de dióxido de titanio, creando una fina capa que actúa como el semiconductor del dispositivo de célula solar por colorante. Estos pasos, que con métodos convencionales son complicados de dar, se han facilitado mucho usando estos sistemas biológicos, estos materiales baratos.
"Las finas capas convencionales, los tintes fotosintéticos también toman fotones de la luz solar y la transfieren al dióxido de titanio, creando electricidad", comenta Rorrer. "Pero en este sistema los fotones rebotan dentro de los poros del caparazón de la diatomea, haciéndolo más eficiente".
La física de este proceso no está completamente entendida, pero funciona, sin duda alguna. Los pequeños agujeros del caparazón de la diatomea incrementan la interacción entre fotones, el tinte propicia la conversión de la luz en electricidad y mejora la producción de energía.
La investigación de los ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón ha sido financiada por la National Science Foundation, que depende del Gobierno de los Estados Unidos.
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