La fotopila alcanza un voltaje competitivo

Unos investigadores han desarrollado una fotopila integrada monolíticamente con materiales orgánicos.

06.11.2023
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Los dispositivos y sensores inteligentes conectados en red pueden mejorar la eficiencia energética de productos de consumo y edificios controlando su consumo en tiempo real. Los dispositivos en miniatura como los que se están desarrollando bajo el concepto de la Internet de los objetos requieren fuentes de energía lo más compactas posible para poder funcionar de forma autónoma. Para ello podrían utilizarse baterías integradas monolíticamente que generen, conviertan y almacenen energía simultáneamente en un único sistema. Un equipo de científicos del clúster de excelencia Living, Adaptive, and Energy-Autonomous Materials Systems(livMatS) de la Universidad de Friburgo ha desarrollado una fotobatería integrada monolíticamente que consta de una batería basada en polímeros orgánicos y una célula solar orgánica multiunión. La batería, presentada por Rodrigo Delgado Andrés y el Dr. Uli Würfel, de la Universidad de Friburgo, y Robin Wessling y la Prof. Dra. Birgit Esser, de la Universidad de Ulm, es la primera batería fotográfica integrada monolíticamente y fabricada con materiales orgánicos que alcanza un potencial de descarga de 3,6 voltios. Es, por tanto, uno de los primeros sistemas de este tipo capaces de alimentar dispositivos en miniatura. El equipo publica sus resultados en la revista Energy & Environmental Science.

Combinación de una célula solar multiunión y una batería de doble ion

Los investigadores desarrollaron un método escalable para la fotobatería que les permite fabricar células solares orgánicas de cinco capas activas. "El sistema alcanza voltajes relativamente altos de 4,2 voltios con esta célula solar", explica Wessling. El equipo combinó esta célula solar multiunión con una denominada batería de iones duales, capaz de cargarse a altas corrientes, a diferencia de los cátodos de las baterías de litio convencionales. Con un cuidadoso control de la intensidad de la iluminación y las tasas de descarga, una fotobatería construida de este modo es capaz de cargarse rápidamente en menos de 15 minutos con capacidades de descarga de hasta 22 miliamperios hora por gramo (mAh g-1). En combinación con el potencial de descarga medio de 3,6 voltios, los dispositivos pueden proporcionar una densidad de energía de 69 milivatios hora por gramo (mWh g-1) y una densidad de potencia de 95 milivatios por gramo (mW g-1). "Nuestro sistema sienta así las bases para profundizar en la investigación y el desarrollo en el campo de las fotobaterías orgánicas", afirma Wessling.

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