En un artículo publicado en la revista Nature Energy, describe los avances que se vienen sucediendo en la eficiencia de las células solares biofotovoltaicas obtenidas a partir de algas para convertir la energía solar en electricidad.
A través del proceso natural de la fotosíntesis, las plantas y los microorganismos como las algas y las bacterias han estado cosechando energía solar durante miles de millones de años.
Células biofotovoltaicas
En las células biofotovoltaicas, también conocidas como células solares biológicas, los científicos están utilizando la propiedad fotosintética de tales organismos para convertir la energía solar en electricidad.
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«La fotosíntesis genera un flujo de electrones que mantiene vivas a las plantas, las algas y otros organismos fotosintéticos», dice Paolo Bombelli, investigador post-doctoral del Departamento de Bioquímica y autor del artículo.
«Estos electrones fluyen a través de cables biológicos y, al igual que la corriente eléctrica que se obtiene de una batería y se utilizan para alimentar una radio, son la fuerza impulsora de cualquier actividad celular», explica.
Capaz de repararse
Las células biofotovoltaicas se consideran una alternativa atractiva a las células fotovoltaicas sintéticas que se utilizan actualmente en los paneles solares, porque son respetuosas con el medio ambiente y pueden repararse por sí mismas.
Sin embargo, el desafío tecnológico para científicos como el Dr. Bombelli y sus colegas es cómo lograr que la célula solar biológica convierta la energía solar de manera tan eficiente como la célula solar sintética.
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Durante la fotosíntesis, las moléculas de pigmento llamadas clorofilas recogen la luz y generan electrones de alta energía.
Algunos de los electrones obtenidos durante la fotosíntesis se exportan fuera de la célula, ofreciendo la oportunidad de capturarlos para generar electricidad en los dispositivos de potencia.
Cámaras separadas para generación y entrega
Hasta ahora, el diseño de las células biofotovoltaicas tenía los procesos de carga (generación de electrones en la recolección de luz) y de entrega de potencia (transferencia de los electrones a un circuito eléctrico) en un solo compartimiento.
Sin embargo, separar los dos procesos en diferentes compartimentos permite optimizar la competencia por una demanda más óptima, dice el equipo de Cambridge.
Mantener los dos procesos en cámaras separadas también ofrece otras ventajas, señalan. Por ejemplo, la carga, que se genera durante el día, podría almacenarse para un uso posterior, durante la noche.
Densidad de potencia mejorada
Gracias a esto y a otros desarrollos, la densidad de potencia de las nuevas células solares obtenidas a partir de algas es de 0.5 W/m2. Si bien esto es aproximadamente cinco veces más eficiente que las versiones anteriores, todavía es solo una décima parte de las células fotovoltaicas sintéticas convencionales.
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El Dr. Bombelli y sus colegas no creen que las células solares derivadas de algas puedan generar suficiente electricidad para conectarse a una red.
Sin embargo, sí prevén que sean muy útiles en lugares como África rural, donde las poblaciones rurales no tienen acceso a la red, y hay mucho sol.
Otra característica atractiva de las células células biofotovoltaicas derivadas de algas es que las comunidades locales podrían producirlas directamente, a diferencia de las sintéticas, compuestas por semiconductores que requieren de procesos de fabricación especializados.
«Este es un gran paso adelante en la búsqueda de combustibles alternativos y más ecológicos», concluye el Dr. Bombelli.
Video – Dispositivos bio fotovoltaicos
En el siguiente video de la Universidad de Cambridge, el Dr. Bombelli describe el trabajo que él y sus colegas vienen realizando para desarrollar dispositivos bio-fotovoltaicos tales como las células solares basadas en algas.
