Las células solares tejidas en tela podrían convertir cualquier tienda de campaña, cortina o ropa en un panel solar

Seis celdas rectangulares hechas de polímero conductor recubiertas sobre una tela. Crédito: Jeff Miller/UW-Madison

Marianne Fairbanks es una diseñadora de telas que en 2010 fundó brevemente una empresa llamada Noon Solar que se especializó en la fabricación de bolsos que funcionan con energía solar. Los bolsos no solo se verían a la moda, sino que también generarían suficiente electricidad para alimentar una batería portátil o un teléfono móvil. Aunque la idea se hizo popular por un tiempo, los malos negocios finalmente obligaron a Fairbanks a buscar otros proyectos. Sin embargo, la experiencia de trabajar en Noon Solar resultó ser invaluable.

Conectando los puntos

Eventualmente se unió a la Universidad de Wisconsin-Madison como profesora en la escuela de ecología humana, donde Fairbanks conocería a Trisha Andrew, profesora asistente de química orgánica.

Andrew había estado experimentando en ese momento con una celda solar basada en tinte orgánico en papel, lo que definitivamente entusiasmó a Fairbanks. Los dos eventualmente colaborarían y usarían sus habilidades complementarias para diseñar una innovadora unidad de aprovechamiento solar que puede usar en su ropa. Corrección, uno que maquilla tu ropa.

La forma en que se crean los dispositivos electrónicos portátiles de hoy en día es un proceso simple de empaque, dice Andrew. Un Fitbit o un reloj Apple, todos tienen una PCB [placa de circuito impreso], que contiene el pequeño circuito electrónico. Te permite usar ese dispositivo, pero para mí eso no es una verdadera electrónica portátil. Eso es solo algo que está parcheado en otro material.

Las células solares textiles no son exactamente nuevas. Los primeros se fabricaron hace quince años, pero los dos investigadores de la UWM afirman que su producto es superior en términos de transpirabilidad, resistencia y densidad.

Sus células solares están compuestas por una capa de tela, que teóricamente puede ser de cualquier material, y cuatro capas de diferentes polímeros. La primera capa se llama Poli(3,4-etilendioxitiofeno), o PEDOT, que trabaja para aumentar la conductividad de las telas. Los otros tres son colorantes semiconductores que actúan como absorbentes de luz para la célula. Para distribuir uniformemente sus recubrimientos, los investigadores utilizaron la deposición química de vapor (CVD).

Se probaron varios tejidos para el sustrato de seda a lana a nailon. Algunos absorberían la luz del sol y la mantendrían allí como calor. Otras telas dispensaban el calor, pero conducían electrones.

La conductividad del PEDOT estuvo completamente determinada por los textiles subyacentes, agrega Andrew. Si tuviéramos un tejido poroso, obtendríamos una conductividad superior a la del cobre. Si teníamos un tejido muy borroso, como un jersey de algodón borroso o fieltro de lana, o tejidos muy tupidos, entonces la conductividad del PEDOT era realmente mala.

El primer artículo comercial que el dúo completó hasta ahora es un guante hecho de fibra de piña, que es muy conductora y absorbe el calor, y algodón, que atrapa el calor entre las capas.

Andrew (izquierda) y Fairbanks (derecha). Crédito: Jeff Miller/UW-Madison

Sin embargo, en lo que están trabajando ahora suena más interesante. Andrew y Fairbanks están experimentando con el recubrimiento de cada fibra textil individual con PEDOT para poder tejerlas y formar un circuito de trabajo. La tela terminada funciona entonces como un generador triboeléctrico que traduce el movimiento mecánico en electricidad. Se han demostrado varias muestras de 10 por 10 pulgadas, la más eficiente de las cuales puede generar 400 milivatios de potencia.

Si realmente hizo una cortina estándar para una casa, algo de 4 por 4 pies, entonces esa es energía más que suficiente para cargar su teléfono inteligente, dice Andrew,

Me emociona mucho, porque los textiles son portátiles y livianos, dice Fairbanks. Podrían desplegarse en el desierto para un cazador o en el campo para aplicaciones médicas o militares de una manera que los grandes y torpes paneles solares nunca podrían ser.

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