El móvil se carga solo

Las células solares fotovoltaicas permiten transformar la luz solar en energía eléctrica. Podemos ver ejemplos de placas solares fotovoltaicas en tejados de casas, centros comerciales, parquímetros, sistemas de iluminación, etc. Todas estas aplicaciones están diseñadas para trabajar en el exterior con iluminación solar. La mayoría de estas células solares fotovoltaicas están basadas en la tecnología del silicio, que es un material que tiene una alta absorción de la radiación infrarroja presente en el espectro solar, al igual que las bombillas incandescentes. Por otro lado, para alumbrar el interior de los edificios (escuelas, industrias, vivienda, etc.) se utilizan sobre todo tubos fluorescentes y lámparas LED, sistemas mucho más eficientes energéticamente, ya que tienen diseñado el espectro para maximizar la radiación visible y minimizar la zona infrarroja. Por ese motivo, las células solares de silicio no son eficientes en iluminaciones de interior de edificios. De hecho, comercialmente podemos encontrar equipos con paneles de células solares y baterías para generar los 15 W necesarios para cargar un teléfono móvil al sol, pero no pueden utilizarse en los interiores de los edificios.

Otro ejemplo no exitoso es el de la empresa Samsung, que en 2021 intentó con un éxito parcial sustituir las pilas alcalinas de 1,5 V que se utilizan en los mandos a distancia de los televisores por células solares por el impacto medioambiental que las pilas provocan (calculaban que a nivel mundial podían ahorrarse hasta 99 millones de pilas en siete años).

Para intentar solucionar esta limitación intrínseca del silicio, se está investigando con nuevos materiales que combinen una alta absorción de la luz visible con la capacidad de generar cargas eléctricas para obtener células solares eficientes en el interior de los edificios.

Recientemente, en el laboratorio ya se han fabricado células solares basadas en perovskitas, polímeros y moléculas orgánicas, con resultados muy prometedores. Esta nueva familia de células solares tiene, además, la particularidad de que utiliza capas mucho más finas que las habituales de silicio, con espesores típicos de aproximadamente 0.1 mm (son unas 10 veces más finas que el grosor de un cabello humano). Aprovechando esta propiedad, se han fabricado células solares sobre sustratos flexibles, lo que abre la oportunidad de pensar en una serie de aplicaciones de diseño totalmente imposibles ahora con células de silicio. Además, permite la fabricación industrial roll-to-roll, con lo que se pueden conseguir grandes superficies.

Así pues, podemos imaginar que en los hogares inteligentes habrá iluminaciones energéticamente eficientes basadas en LED que, al mismo tiempo, podrían permitirnos aprovechar la energía residual mediante células solares. Podemos pensar, por ejemplo, que los muebles estén cubiertos por una capa casi transparente que sirva para capturar la energía necesaria para cargar el teléfono móvil. De esta forma, todos los sensores, actuadores y redes de comunicación podrían funcionar sin la necesidad de estar conectados a la red eléctrica, ya que tendrían un sistema autónomo de alimentación sin cables y sin coste adicional alguno.

Esta investigación forma parte del proyecto «Uso de células solares orgánicas como fuente de energía para las redes de sensores inalámbricos en el interior de los hogares inteligentes - 2022PGR-DIPTA-URV4» financiado por la Diputación de Tarragona en el marco del convenio entre esta institución y la Universidad.