Una célula fotovoltaica orgánica, flexible e imprimible

A diferencia de las células fotovoltaicas que estamos acostumbrados a ver, las células fotovoltaicas orgánicas están hechas de compuestos que se disuelven en tinta y se pueden imprimir o moldear usando técnicas sencillas. El resultado es una película liviana, flexible y semitransparente que transforma la energía del sol en electricidad. Hannah Bürckstümmer nos muestra cómo están hechas y cómo podrían cambiar nuestra forma de hacer funcionar el mundo.

Puede que hayan notado
que tengo dos zapatos distintos.

Probablemente se vea raro,

definitivamente se siente raro,

pero quería decir algo importante.

Digamos que mi zapato izquierdo
representa una huella sostenible,

donde los humanos consumimos
menos recursos naturales

de los que puede generar nuestro planeta

y emitimos menos dióxido de carbono

del que pueden reabsorber
nuestros bosques y océanos.

Es una condición estable y saludable.

La situación de hoy es más bien
como mi otro zapato.

Es demasiado grande.

Al 2 de agosto de 2017,

ya habíamos consumido todos los recursos
que el planeta puede regenerar este año.

Es como gastarse todo el dinero
en los primeros dieciocho días

y luego necesitar un crédito
para llegar a fin de mes.

Esto se puede hacer durante algunos meses,

pero, si uno no cambia la actitud,

tarde o temprano tendrá serios problemas.

Todos conocemos los efectos devastadores
de esta explotación excesiva:

calentamiento global,

aumento en el nivel del mar,

derretimiento de glaciares
y hielos polares,

patrones climáticos cada vez
más extremos y otras cosas más.

Realmente me frustra
la enormidad de este problema.

Y más aún me frustra el hecho
de que hay soluciones para esto,

pero seguimos haciendo
siempre lo mismo.

Hoy quiero mostrarles
cómo una nueva tecnología solar

puede ayudar a conseguir
el futuro sostenible de los edificios.

Los edificios consumen un 40 %
de nuestra demanda total de energía,

así que atacar este consumo

reduciría significativamente
nuestras emisiones.

Un edificio diseñado
con principios sostenibles

puede producir por sí mismo
toda la energía que necesita.

Para conseguir esto,

primero tenemos que reducir
el consumo lo más posible,

usando paredes o ventanas
bien aisladas, por ejemplo.

Estas tecnologías se pueden comprar.

Luego necesitamos energía
para agua caliente y calefacción.

Puede obtenerse de forma renovable

ya sea del sol, con instalaciones
de energía solar térmica,

o del suelo y el aire con bombas de calor.

Todas estas tecnologías están disponibles.

Luego queda la necesidad de electricidad.

En principio hay varias formas
de obtener electricidad renovable,

pero ¿cuántos edificios conocen
con un molino de viento en el techo

o una central hidráulica en el jardín?

Probablemente no tantos,
porque en general no tiene sentido.

Pero el sol proporciona abundante energía
a nuestros techos y fachadas.

Hay un potencial enorme para captar
energía en la superficie de los edificios.

Tomemos por ejemplo Europa.

Si utilizáramos todas las áreas
con una buena orientación al sol

y que no tienen mucha sombra,

la energía generada con paneles solares

correspondería al 30 %
del total de la demanda de energía.

Pero los paneles solares actuales
tienen algunos problemas.

Ofrecen una buena relación
costo-rendimiento,

pero no son muy flexibles
en cuanto al diseño,

por lo que la estética es un reto.

La gente se suele imaginar esto

cuando piensa en edificios
con paneles solares.

Esto puede funcionar en un parque solar,

pero cuando pensamos en edificios,
en calles, en arquitectura,

la estética es importante.

Esta es la razón por la que hoy no vemos
muchos edificios con paneles solares.

Es que no quedan bien.

Nuestro equipo está trabajando
en una tecnología totalmente diferente:

las células fotovoltaicas orgánicas,
OPV por sus siglas en inglés.

"Orgánicas" quiere decir

que el material usado para absorber la luz
y para transportar la carga

es principalmente a base de carbono

y no de metales.

Usamos una mezcla de un polímero,

formado por unidades que se repiten,

como perlas en un collar,

y una pequeña molécula
con forma de pelota de fútbol

que se llama fullereno.

Estos dos compuestos se mezclan
y disuelven para convertirse en una tinta.

Y tal como la tinta,

pueden imprimirse con técnicas sencillas
como el recubrimiento por cabezal a ranura

en un proceso continuo con rodillos
sobre sustratos flexibles.

La delgada capa resultante
es la capa activa,

que absorbe la energía del sol.

Esta capa activa es altamente efectiva.

Se necesita un espesor
de tan solo 0,2 micrones

para absorber la energía del sol.

Es cien veces más delgada
que un cabello humano.

Para darles otro ejemplo,

supongamos que tomamos
un kilo del polímero básico

y lo usamos para fabricar la tinta activa.

Con esa cantidad de tinta

se puede imprimir un panel solar
del tamaño de una cancha de fútbol.

Así que las celdas OPV son
extremadamente eficientes en uso de material,

lo que me parece crucial
en cuanto a sostenibilidad.

Luego del proceso de impresión,

podemos tener un módulo
solar con este aspecto.

Se parece un poco
a una lámina de plástico

y en realidad tiene
muchas de sus características.

Es liviano,

es flexible,

y es semitransparente.

Pero puede recolectar
la energía del sol en exteriores

y también esta luz interior,

como lo indica este pequeño LED encendido.

Se puede usar en este formato plástico

y aprovechar su bajo peso
y su flexibilidad.

Lo primero es importante
para los edificios en zonas calurosas,

Allí, los techos no están diseñados
para soportar cargas adicionales,

como la nieve en invierno, por ejemplo,

así que no podemos usar
paneles solares de silicio,

pero estas láminas solares
livianas son muy apropiadas.

La flexibilidad es importante

si queremos combinar células solares
con estructuras membranales.

Imagínense las velas de la Ópera de Sídney
como centrales eléctricas.

Si no, se pueden combinar
estas películas solares

con materiales convencionales
de construcción, como el vidrio.

De hecho, los vidrios de muchas fachadas

ya tienen una película:
el vidrio laminado de seguridad.

Agregar una película más
en el proceso productivo es sencillo,

y hace que ese vidrio
contenga una célula fotovoltaica

capaz producir electricidad.

Además de verse bien,

estas células fotovoltaicas tienen
otros dos beneficios importantes.

¿Se acuerdan del panel solar montado
sobre el techo que les mostré antes?

En ese caso instalamos primero el techo,

y luego la célula solar en otra capa.

Esto implica más costos de instalación.

Con las células solares integradas

solo hay que instalar un elemento,

que es a la vez el envoltorio del edificio

y la célula fotovoltaica.

Además de ahorrar costos en instalación,

también economiza recursos

porque un elemento
combina las dos funciones.

Antes les hablé de la estética.

Realmente me gusta este panel solar,

tal vez Uds. tengan otros gustos
o necesidades diferentes...

Ningún problema.

Con el proceso de impresión,

la célula fotovoltaica puede cambiar
de forma y de diseño muy fácilmente.

Esto les da flexibilidad
a los arquitectos,

planificadores y dueños de edificios

para incorporar como quieran
esta tecnología que genera electricidad.

Quiero enfatizar que esto
no está pasando solo en los laboratorios.

Faltan varios años para llegar
a la adopción masiva,

pero estamos a punto
de empezar la comercialización,

o sea que ya hay varias empresas
con líneas de producción.

Están aumentando sus capacidades,

y nosotros también, con las tintas.

(Cae el zapato)

Esta huella más pequeña
es mucho más cómoda.

(Risas)

Tiene el tamaño adecuado,
la escala adecuada.

Tenemos que volver a la escala adecuada
cuando se trata de consumo de energía.

Y hacer edificios neutros de carbono
es una parte importante.

En Europa,

tenemos el objetivo de descarbonizar
los edificios antes de 2050.

Espero que las células fotovoltaicas
orgánicas jueguen un gran papel.

Aquí hay un par de ejemplos.

Esta es la primera instalación comercial
de células solares orgánicas impresas.

"Comercial" significa que las células
fueron impresas con equipos industriales.

Los llamados "árboles solares"
formaron parte del pabellón alemán

en la Exposición Universal
de Milán en 2015.

Proporcionaron sombra durante el día

y electricidad para las luces
durante la noche.

Puede que se pregunten por qué
las células solares son hexagonales.

La respuesta es simple:

los arquitectos querían una sombra
con un diseño particular en el suelo

y lo pidieron,

entonces se imprimió así, como lo querían.

Lejos de ser un producto real,

esta instalación libre captó la atención
de los arquitectos que la visitaron

mucho más de lo que esperábamos.

Esta otra aplicación
se acerca más a los proyectos

y las aplicaciones a las que apuntamos.

En un edificio de oficinas
en San Pablo, Brasil,

paneles de OPV semitransparentes
incorporados en la fachada de vidrio

satisfacen distintas necesidades.

Primero, le dan sombra a la sala
de reuniones que está detrás.

Segundo, el logo de la empresa
se expone de forma innovadora.

Y por supuesto, produce electricidad

reduciendo la huella
de energía del edificio.

Esto apunta a un futuro

donde los edificios ya no son
consumidores de energía,

sino proveedores de energía.

Quiero ver células solares incorporadas

en el exterior de los edificios

para que sean eficientes
y también atractivos.

En los techos, los paneles de silicio
muchas veces van a seguir sirviendo.

Pero para aprovechar el potencial
de todas las fachadas y otras áreas,

como las áreas semitransparentes,

las superficies curvas y las sombras,

creo que las células solares orgánicas
pueden contribuir significativamente,

y se pueden hacer de la forma que quieran
los arquitectos y planificadores

Gracias.

(Aplausos)