Una energía solar más orgánica

Actualmente la mayor parte de la energía eléctrica suministrada proviene de combustibles fósiles, los cuales son recursos limitados que además contaminan el medio ambiente. Como sabemos, la creación de celdas para el aprovechamiento de la energía solar se ha desarrollado significativamente en los últimos años, sin embargo, los materiales que normalmente se utilizan en estos procedimientos, como es el caso del silicio, son costosos y altamente contaminantes. Es por esta razón que decidí enfocar mi investigación en la creación de un nuevo material semiconductor que fuera orgánico y que tuviera características eléctricas iguales o mejores a las del silicio, además de ser una tecnología barata, accesible y fácil de fabricar.
 
¿Cómo fue que llegué a esto? Se logró mediante la síntesis de la ftalocianina de zinc (ZnFt), con tres derivados orgánicos de la antraquinona (Diaminoantraquinona, Ácido Antraflavico y Etilantraquinona).  La síntesis se hizo en un reactor durante 25 minutos a una temperatura de 423 K. Una vez obtenidos los compuestos en polvo, se hicieron mediciones eléctricas y ópticas como Espectroscopía infrarroja y Espectroscopia UV-visible para encontrar el valor del bandgap y comprobar que se estuvieran obteniendo semiconductores eficientes. Con esto, los nuevos compuestos en polvo se evaporaron en un sistema de vaporación al alto vacío y se depositaron en películas de cuarzo, silicio, vidrio y PET. Una vez obtenidos los dispositivos semiconductores, se evaluaron las características eléctricas a distintas temperaturas y a distintas condiciones de luz. La conductividad eléctrica en los semiconductores resultó ser eficiente.

Otro parámetro importante que se debe considerar en los semiconductores orgánicos son sus propiedades ópticas. Para esto fue necesario determinar su energía de activación, la cual nos indica la eficiencia que tiene al absorber la luz. Esto se determinó con los valores de transmitancia y absorbancia del UV-visible. Para semiconductores orgánicos, la energía de activación se encuentra entre 1.5 y 4 eV, y los semiconductores obtenidos caen dentro de este rango, por lo cual, pueden ser utilizados en dispositivos fotovoltaicos. 

Con esta investigación logré obtener tres nuevos materiales orgánicos que pudieran reemplazar a los semiconductores inorgánicos utilizados comúnmente en el desarrollo de la energía solar como lo es el silicio, para reducir la contaminación que producen este tipo de dispositivos electrónicos y producir una energía totalmente limpia. Además, son mucho más económicos y fáciles de fabricar que los semiconductores inorgánicos utilizados hoy en día. 

Puedo decir que mi experiencia en el desarrollo de un proyecto de investigación como alumna de licenciatura en Ingeniería Mecatrónica me llevó a tener un panorama más amplio de las necesidades que tiene el mundo en la actualidad. Fui capaz de aplicar mis conocimientos para poder dar una propuesta alterna en el desarrollo de energías renovables. Gracias a esta investigación, pude adquirir nuevas experiencias que me hicieron crecer profesional y personalmente. 

Mariana Gómez Gómez, alumna de la Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica.

*Con este trabajo de investigación, titulado Aplicación de la electrónica molecular en el aprovechamiento de la energía solar, Mariana ganó el primer premio del XI Concurso Anáhuac México de carteles de investigación (2021) en la categoría de Licenciatura.

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