En un momento donde la energía renovable está comenzando a coger mucha fuerza, lograr paneles solares ligeros, eficientes y baratos es sin duda el “Santo Grial” de la investigación científica actual. Ahora unos investigadores de la Universidad de Cambridge acaban de desbloquear un secreto cuántico enterrado durante más de un siglo, con resultados capaces de transformar por completo el cómo capturamos y convertimos la luz solar en electricidad.
Inesperado. El avance surge de un fenómeno cuántico observado en un material orgánico denominado P3TTM, una molécula radical spin, es decir, que tiene un electrón solitario y desparejado del resto, lo que podemos decir que es “antisocial”. Este material normalmente se utiliza en tecnologías de emisión de luz orgánica (como LEDs) por su intensa luminosidad y estabilidad química.
Lo sorprendente en este caso es que cuando muchas de estas moléculas se agrupan en una película delgada, sus electrones desemparejados interactúan entre sí de una forma muy particular. Y es que en lugar de ignorarse, se alinean en un patrón alterno (arriba-abajo), un comportamiento cuántico conocido como el de un aislante de Mott-Hubbard, algo que hasta ahora se asociaba principalmente con óxidos de metales inorgánicos.
Biwen Li, la investigadora principal del Laboratorio Cavendish, lo describe como “la verdadera magia”. Al absorber luz, uno de estos electrones salta a una molécula vecina, creando instantáneamente una carga positiva y una negativa. Esas cargas separadas son, en esencia, electricidad lista para ser recolectada.
La revolución. La mayoría de los paneles solares orgánicos actuales funcionan como un sándwich. Necesitan dos materiales distintos: uno que “dona” electrones cuando le da la luz y otro que los “acepta”. Esta unión, o heterojunción, es fundamental, pero también es fuente de ineficiencia ya que complica mucho la fabricación de los equipos.
El descubrimiento de Cambridge lo cambia todo. La P3TTM realiza todo el proceso por sí misma. No necesita un compañero. La separación de la carga ocurre entre moléculas idénticas, un proceso llamado “homojunción”, lo que abre la puerta a esa eficiencia que era el objetivo de muchas investigaciones energéticas.