Las plantas son buenas en hacer lo que los científicos e ingenieros han estado luchando para hacer durante décadas: convertir la luz solar en energía almacenada y hacerlo de forma fiable día tras día, año tras año. Ahora algunos científicos del MIT han conseguido imitar un aspecto clave de ese proceso.
Uno de los problemas con la luz del sol es que los rayos solares pueden ser muy destructivos para muchos materiales. La luz del sol provoca una degradación progresiva de los sistemas desarrollados para aprovecharla. Pero las plantas han adoptado una estrategia interesante para solucionar este problema: constantemente rompen las moléculas encargadas de capturar la luz para luego volver a regenerarse desde cero, por lo que las estructuras básicas que captan la energía solar son, en efecto, siempre nuevas.
Ese proceso ha sido imitado por Michael Strano, Carlos e Hilda Roddey y su equipo de estudiantes de postgrado e investigadores. Ellos han creado un novedoso conjunto de auto-montaje de las moléculas que pueden convertir la luz solar en electricidad, las moléculas pueden desglosarse en varias ocasiones y luego se vuelven a montar rápidamente con sólo añadir o quitar una solución adicional.
Uno de los objetivos Strano para investigación a largo plazo ha sido el encontrar la manera de imitar a los principios que se encuentran en la naturaleza mediante nanocomponentes. En el caso de las moléculas utilizadas para la fotosíntesis en las plantas, la forma reactiva de oxígeno producido por la luz del sol hace que las proteínas comiencen a fallar de una manera muy precisa.
Esta acción tiene lugar dentro de todas las cápsulas diminutas llamadas cloroplastos que residen dentro de cada célula de la planta y que es donde ocurre la fotosíntesis. El cloroplasto es “una máquina increíble”, dice Strano. ”Son motores que consumen dióxido de carbono y usan luz para producir la glucosa”, una sustancia química que proporciona energía para el metabolismo.
Para imitar este proceso, Strano y su equipo, apoyado por becas de la Iniciativa del MIT Energía y el Departamento de Energía, han producido unas moléculas sintéticas llamadas fosfolípidos que forman discos, estos discos ofrecen apoyo estructural a otras moléculas que realmente responden a la luz, en estructuras llamadas centros de reacción, que liberan electrones cuando son golpeados por las partículas de la luz. Los discos se encuentran en una solución en la que se unen espontáneamente a los nanotubos de carbono (tubos huecos como el alambre de átomos de carbono que son unas pocas millonésimas de un metro de espesor aún más fuerte que el acero y capaz de conducir electricidad de mil veces mejor que el cobre). Los nanotubos tienen los discos de fosfolípidos en una alineación uniforme para que los centros de reacción puedan ser expuestos a la luz solar a la vez, y también actúan como cables para recoger y canalizar el flujo de electrones sueltos golpeado por las moléculas de reactivos.
El equipo de Strano produjo siete compuestos diferentes, incluyendo los nanotubos de carbono, los fosfolípidos y las proteínas que componen los centros de reacción, que bajo las condiciones adecuadas de manera espontánea se ensamblan en una estructura de captadores de luz que produce una corriente eléctrica. Strano dice que cree que esto establece un récord para la complejidad de un sistema de auto-regeneración. Cuando un agente tensioactivo – similar en principio a los productos químicos que BP ha pulverizado en el Golfo de México para romper el petróleo – se añade a la mezcla, los siete componentes se separan y forman una solución espesa. Entonces, cuando los investigadores quitaron el tensioactivo empujando la solución a través de una membrana, los compuestos espontáneamente reunidos formaron una perfecta fotocélula rejuvenecida.
Strano dice que en la elaboración de nuevos sistemas para la generación de electricidad de la luz los investigadores no suelen estudiar cómo los sistemas cambian con el tiempo. Para las células fotovoltaicas convencionales basados en silicio, existe muy poca degradación, pero con muchos nuevos sistemas en desarrollo – ya sea para un menor costo, mayor eficiencia, flexibilidad y otras características mejoradas – la degradación puede ser muy significativo. ”A menudo la gente ve que a partir de las 60 horas de trabajo la eficiencia cae un 10 por ciento”.
Las reacciones individuales de estas estructuras moleculares nuevas en la conversión de luz solar tienen aproximadamente el 40 por ciento de eficiencia, o aproximadamente el doble de la eficiencia de los mejores células solares hoy en día.
Fuente: EurekAlert
Investigadores del MIT crean células solares que se auto-regeneran escrita en Jumanji Solar el 02-10-2010 por carblanco.
Categoría: Energía Solar, Fotovoltaica: Varios
Etiquetas: Fotovoltaica: Tecnologías, MIT
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