Luces al final…, y al comienzo del túnel

John Rogers, de la Universidad de Illinois -en colaboración con el Instituto de Computación de Alto Rendimiento, en Singapur y la Universidad Tsinghua, en Pekín-, desarrolló un proceso inédito para producir diodos emisores de luz inorgánicos, o LEDs, ultrafinos y ensamblados en grandes conjuntos.

Su trabajo es significativo ya que le da a las pantallas otras opciones y, de paso, a planeadores de ciudades, otras perspectivas, porque los hace abrigar la esperanza de levantar sistemas de alumbrado más eficientes. En adelante, suponen investigadores, se podrán proyectar pantallas que permitirán, por ejemplo, ver a través de las estructuras de edificios, o dotar de flexibilidad mecánica a fuentes de luz.

Eventualmente, se podrán fabricar estos dispositivos de modo masivo y crear directamente pantallas y monitores. El proceso desarrollado se parece al de una impresora de chorro de tinta que pinta los LED sobre un substrato, como el plástico o el vidrio, donde extiende una fina red metálica que suministra los contactos eléctricos. Un segundo contacto es añadido por técnicas litográficas hasta completar el proceso.

Rogers se propuso desplegar esta técnica para crear pantallas de LED a todo color. En cuanto a la iluminación en infrarrojo o ultravioleta, la técnica podrá servir para aplicaciones médicas. Se habla incluso de camisetas que el paciente podrá portar para su supervisión médica y/o monitorear frecuencias vitales. En el terreno doméstico, ofrecerá avances con pantallas de alta resolución para sistemas de cinema casero.

Comparados con los LEDs orgánicos, los inorgánicos resultan más luminosos, más robustos y de vida más larga. Sin embargo, los orgánicos tienen lo suyo, son más atractivos porque se forman sobre un substrato flexible, como el plástico, y en conjuntos densos e interconectados. Los inorgánicos son fiables y duran más, aunque su elaboración es más complicada. Sin embargo, la nueva tecnología tiende a combinar las características positivas de ambos.

Células solares impresas en el techo

En otras latitudes de la luz y la energía, las células solares de bajo costo pronto podrán imprimirse de modo directo en los tejados.

El Sol es una fuente casi ilimitada de energía, pero las tecnologías actuales para captarla son prohibitivas por su costo –ya que depende de un proceso complicado que requiere de altas temperaturas-. Lo cierto es que aún no pueden competir con otras fuentes, como los combustibles fósiles.

Brian Korgel, ingeniero químico de la Universidad de Texas, fundó en 2002 una firma, InnovaLight, en California, que producía tintas con base en Silicio para aprovechar la energía. Con la experiencia que ganó, ahora se propuso reducir el costo de la fabricación de células solares por lo menos diez veces.

La idea de Korgel, quien colabora estrechamente con los profesores Al Bard y Paul Barbara, del Departamento de Química y Bioquímica, y el profesor Ananth Dodabalapur, del de Ingeniería Electrónica y Computación, es imprimir y extender tintas de nanopartículas sobre tejados o muros de edificios.

Estas tintas podrán imprimirse en un proceso de rollo a rollo de nanomateriales especiales para la fabricación barata de células solares sobre un substrato de plástico.

Por lo pronto, la posibilidad de pintar con las tintas el tejado, o algún muro de un edificio, parece viable. En esta ocasión, Korgel y sus asociados están usando Seleniuro de Cobre, Indio y Galio (CIGS, por sus siglas en inglés), el cual es más amigable con el medio ambiente y también más barato. El CIGS ofrece, además, numerosas ventajas sobre el Silicio, lo que hace pensar que la opción de la energía solar suene con más intensidad.

Otra tentativa para sacarle más jugo a la energía solar

Malcolm Chisholm, catedrático del Departamento de Química de la Universidad Estatal de Ohio, habla de un nuevo material de alta eficacia para células solares ”que supera dos de los mayores obstáculos en la generación de energía solar”. Según expone, “el material absorbe toda la energía contenida en la luz del Sol, y hace que los electrones resulten más fáciles de capturar”.

De la mano con otros colegas, Chisholm dispuso un plástico eléctricamente conductor con metales como el Molibdeno y el Titanio, y desarrolló un material híbrido: "Ya se han creado otros híbridos –dijo-, pero la ventaja de nuestro material es que cubre todo el espectro solar", y explicó que la luz del Sol contiene todo el espectro de colores que pueden verse, es decir todos los colores del arco iris: “Lo que nuestros ojos interpretan como un color, en realidad es alguno de diferentes niveles de energía, o frecuencias de luz”.

En la actualidad, los materiales que componen las células solares apenas pueden captar una gama de frecuencias muy limitada, es decir, sólo retienen una pequeña parte de la energía contenida en la luz del Sol. Pero con el nuevo material se puede absorber, a la vez, toda la energía contenida en la luz visible y, al igual que otros materiales usados en células solares, el nuevo material genera electricidad.

Cabe recordar que la luz energiza los átomos del material, y algunos de los electrones en esos átomos son desplazados: “En teoría, los electrones fluyen desde el dispositivo como una corriente eléctrica”, aunque sólo permanecen sueltos apenas unas cuantas fracciones de segundo antes de ser reabsorbidos por los átomos, lo que complica su aprovechamiento por las células solares.

En ese punto, durante “la separación de cargas”, como se conoce al fenómeno, el material híbrido consigue que los electrones se mantengan libres por más tiempo y pueden ser aprovechados para generar una corriente.