Innovando con el tiocianato cuproso, material semiconductor que recién se está comenzando a usar en fotovoltaica, el doctor en Química Daniel Ramírez logró generar, a partir de la energía solar, corriente eléctrica con una eficiencia que se proyecta tan competitiva como la que ofrecen los paneles de silicio comerciales vigentes.

La propuesta del doctor Ramírez, académico del Instituto de Química y Bioquímica de la Universidad de Valparaíso y director del Laboratorio de Electroquímica y Nanociencia, superó a otros 80 trabajos que se presentaron en el 21st Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry, en Hungría.

El encuentro científico abordó principalmente el subtópico fotoelectroquímica en materiales semiconductores.

Tal como lo explicó Ramírez, se estudia la fotoelectroquímica en semiconductores, porque es una disciplina que permite acceder a la energía del sol y convertirla en una forma de energía que sea aprovechable para el ser humano, “por ejemplo a través de la conversión del agua en hidrógeno y oxígeno, gracias justamente a la interacción de la luz con estos materiales semiconductores, que se preparan por vía electroquímica. Además, permite obtener información sobre el comportamiento que tienen los materiales semiconductores frente a la luz solar y eso —eventualmente— puede dar información útil para generar energía eléctrica a partir de la luz solar”, afirmó.

Ramírez agregó que en ese sentido se pueden tomar dos caminos: usar la energía solar para formar combustible químico (hidrógeno molecular) a partir del agua y que viene a ser un sustituto a los combustibles fósiles utilizados para la generación de energía ó generar directamente energía eléctrica a través de los paneles fotovoltaicos.

La investigación del doctor Ramírez, en particular, innovó en dos aspectos: al experimentar con un nuevo semiconductor (tiocianato cuproso) y al utilizar la fotoelectroquímica como una herramienta de caracterización. En su proyecto el tiocianato cuproso se encuentra en una forma que es nanoestructurada.

“A diferencia de un material plano, como una mesa, que uno la ve que es lisa y los fenómenos dependen del área, la gracia de la nanotecnología es que si logras cambiar la morfología de la superficie y darle una forma a escala nanoscópica, vale decir que aumente el área superficial, todos los fenómenos que dependan de la superficie se van a dar amplificados en la misma proporción en que se está amplificando la superficie”, planteó.

“En el póster se ve por ejemplo que crecen estructuras columnares (nanocolumnas) en este caso de tiocianato cuproso. La Luz impacta ese bosque de nanocolumnas y la corriente eléctrica que se genera en la superficie es directamente proporcional a la superficie total”, aseguró.

Además, el que tenga esa geometría de bosque de nanocolumnas provoca un efecto óptico en la luz. Es decir, acota el investigador, los fotones al chocar contra las columnas permiten que el haz reflejado en vez de escapar de la muestra vuelvan a rebotar en otro nanotronco vecino y la luz dispersada queda atrapada.

“Por lo tanto, en vez de tener pérdida de luz por reflexión, que es algo que naturalmente ocurre por la óptica de la luz, hay algo que se absorbe para convertirse en luz eléctrica. Eso va a favor de la eficiencia, porque el haz en vez de escapar vuelve a chocar con una partícula vecina. Entonces tiene más probabilidades ese fotón de quedar retenido a través de la interacción con la muestra”, planteó.

El tiocianato cuproso ofrece ventajas competitivas frente a otros semiconductores que se usan en las celdas fotovoltaicas. Entre ellas destacan su delgadez, que el proceso purificador es más sencillo y la abundante disponibilidad de la materia prima en la corteza terrestre.