Un equipo de la Universidad junto con 23 expertos internacionales impulsan un método estandarizado para mejorar la eficacia y eficiencia de estos dispositivos

Los dispositivos portátiles flexibles, conocidos también como FlexPVs, tienen un gran potencial en múltiples aplicaciones: tecnología portátil, tejidos inteligentes, superficies curvadas como los techos de los coches o aplicaciones de bajo peso como drones o transporte aeroespacial. En los últimos años los FlexPVs han realizado grandes avances en eficiencia, llegando a una potencia muy cercana a las placas solares rígidas. Pero la ausencia de un protocolo estandarizado para evaluar su estabilidad y rendimiento mecánico dificulta la comparación y evaluación de la flexibilidad y ligereza y el desarrollo de estos dispositivos con garantías de eficiencia y durabilidad en condiciones reales de uso, y esto limita su diseño y desarrollo.

Ahora, la Universidad Rovira i Virgili (URV) ha liderado un equipo de 23 personas de 12 países, expertas en energía fotovoltaica y rendimiento mecánico, que ha diseñado un protocolo de pruebas unificado con el objetivo de mejorar la coherencia a la hora de evaluar las celdas y paneles solares flexibles. Se trata de un protocolo pionero, que «pone el acento en medir la eficiencia a lo largo de 1.000 ciclos de flexión bajo una tensión del 1%, un hito para medir la resistencia mecánica de estos dispositivos», explica Lluís F. Marsal, investigador del Departamento de Ingeniería Electrónica, Eléctrica y Automática de la URV.

Este nuevo método estandarizado, que ha publicado al detalle la revista Nature Energy, también propone métodos para evaluar la flexibilidad en diversas condiciones ambientales y el uso de encapsulamiento para proteger a los dispositivos de la degradación provocadas por condiciones de humedad y temperatura.

Según el equipo investigador, este nuevo protocolo ayudará a establecer un estándar en la evaluación de los dispositivos solares flexibles como fotodetectores y supercondensadores, lo que facilitará su uso seguro en una amplia gama de aplicaciones con prácticamente la misma eficiencia que los dispositivos rígidos.

El equipo de expertos ha estado liderado por Kenjiro Fukuda, del Centro RIKEN de Ciencia de Materia Emergente de Saitama-Japón, y Osbel Almora, investigador Juan de la Cierva de la URV y administrador del consorcio Emerging-PV.org. También ha contado con la contribución de Lluís F. Marsal, catedrático y líder del grupo de Nanoelectrónica y Sistemas Fotónicos de la URV y pionero en investigaciones fotovoltaicas de celdas solares orgánicas.

Más versatilidad, eficiencia similar

Los dispositivos fotovoltaicos flexibles se diferencian de los rígidos en su estructura, materiales y potencial de aplicación. Mientras que las placas solares rígidas están hechas mayoritariamente de silicio y se colocan en superficies fijas como el suelo, tejados o azoteas, los FlexPVs utilizan otros materiales que les permite ser mucho más versátiles: pueden doblarse y adaptarse a superficies curvas sin perder prácticamente eficiencia. Además, son mucho más ligeros que los rígidos y eso las hace ideales para aplicaciones donde el peso es un factor limitante, como en drones, ropa inteligente, dispositivos médicos portátiles o tecnología de Internet de las Cosas.

La mecánica de estos dispositivos flexibles también les permite soportar condiciones más extremas de movimiento y flexión, lo que abre la puerta a aplicaciones como el transporte aeroespacial o los automóviles con superficies curvas.

Este protocolo es el primer intento de estandarización entre los campos de la fotovoltaica y la electrónica flexible, dos comunidades científicas que hasta ahora han tenido poca interacción. Éste, por tanto, es un punto de partida que puede ser adaptado a otros dispositivos flexibles más adelante. «El progreso de estos dispositivos pedirá nuevos protocolos con formas más adecuadas de probar las células solares flexibles del futuro, incluyendo, por ejemplo, propiedades de estabilidad, torsión y adhesión», concluye el investigador.

Referencia bibliográfica: Fukuda, K., Sun, L., Du, B. et al. A bending test protocol for characterizing the mechanical performance of flexible photovoltaics. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01651-2v