Aplicación de diatomeas en la energía solar

Ingenieros de la Universidad Estatal de Oregón han descubierto una manera de utilizar una antigua forma de vida para crear una de las más modernas tecnologías para la energía solar, mediante sistemas que pueden ser sorprendentemente fáciles de construir, frente a las actuales células solares basadas en silicio. El secreto: las diatomeas.

Estas pequeñas formas de vida unicelulares de vida marina han existido durante al menos 100 millones de años y son la base para una gran parte de la vida en los océanos, pero también tienen propiedades que pueden ser utilizadas para crear un nuevo camino hacia el extraordinario mundo de la nanotecnología.

Mediante el uso de la biología en vez de los enfoques convencionales de fabricación de semiconductores, los investigadores del OSU y la Universidad Estatal de Portland han creado una nueva manera de hacer un “colorante sensibilizado” de células solares, en la que los fotones rebotan por todos lados como si estuvieran en una máquina de pinball, asombrosamente estos colorantes producen electricidad. Esta tecnología puede ser un poco más cara que algunos de los actuales enfoques para hacer tinte sensibilizado de células solares, pero puede triplicar la producción eléctrica.

“La mayoría de las células solares se basan en la tecnología del silicio que está a punto de alcanzar sus límites productivos. En la actualidad hay una enorme oportunidad de desarrollar diferentes tipos de tecnologías en energía solar y hay que saber aprovechar su potencial”, decía Greg Rorrer, profesor de ingeniería química del OSU.

La tecnología de colorante sensibilizado, por ejemplo, utiliza materiales provenientes del medio ambiente, funcionando adecuadamente en condiciones bajas de luz. Y los nuevos hallazgos ofrecen avances muy importantes en la fabricación con una mayor simplicidad y eficiencia. Los colorantes sensibilizados en células solares ya existen, pero… ¿qué hay de diferente en este caso? principalmente su novedoso enfoque, basado en métodos más eficientes para realizar estos dispositivos, así como sus posibles mejoras y evoluciones.

El nuevo sistema se basa en diatomeas vivas, que son unas muy pequeñas algas unicelulares, estas se encuentran depositadas en unas nanoestructuras específicas para garantizar su funcionalidad. Se les permite asentarse en una superficie de vidrio conductor transparente y, a continuación, se extrae las condiciones de vida del material orgánico, dejando atrás los pequeños esqueletos de las diatomeas para formar una plantilla.

A partir de ahí, se utiliza un agente biológico para introducir solubles de titanio en muy pequeñas cantidades, las nanopartículas de dióxido de titanio crean una fina capa que actúa como los semiconductores para el colorante sensibilizado en los dispositivos de las células solares. Estos pasos hubiesen sido difíciles de lograr con los métodos convencionales, sin embargo, han sido fácilmente realizados a través de la utilización de estos sistemas biológicos naturales, utilizando materiales sencillos y poco onerosos.

Más que los materiales en una simple capa plana, los diminutos orificios en los depósitos de diatomeas parecen aumentar la interacción entre los fotones y el tinte para promover la conversión de la luz en electricidad, y mejorar el proceso de producción de energía.

La inserción de las capas de óxido de titanio a nanoescala en depósitos de diatomeas ha sido descrita en ACS Nano, una publicación de la American Chemical Society, y en la Revista de Investigación de Materiales, publicación dirigida por la Materials Research Society. La integración de este material en un colorante sensibilizado en dispositivos de células solares también fue descrita recientemente en la cuarta Conferencia Anual de Ecologización y Nanociencia.

Más información: Oregon State University