Alas de mariposa para la metamorfosis de las células solares

Uno de los ejemplos por antonomasia de la selección natural es la alteración del color de las mariposas que Darwin detectó en los bosques de Manchester afectados por la polución de la revolución industrial. Debido a la combustión del carbón, las cortezas de los árboles se iban ennegreciendo progresivamente y las mariposas más claras quedaban en evidencia ante sus depredadores. Así, fueron sobreviviendo las más oscuras hasta que el resto desapareció por completo. De hecho, recientemente se descubrió el gen responsable de esa variación cromática. Irónicamente, son las alas de una mariposa negra las que posiblemente tengan la clave para el desarrollo de unas células solares mucho más eficientes que, a su vez, den el golpe de gracia a las centrales de carbón.

Hablamos de la Pachliopta aristolochiae, una mariposa que, de acuerdo con el estudio publicado en Science Advances tiene una singular capacidad para absorber la luz del sol a través de la compleja trama de escamas microscópicas llenas de poros que, además de aligerar el peso de sus alas, le permite mantener la temperatura corporal adecuada. Los científicos del California Institute of Technology y el Karlsruh Institute of Technology han estudiado la estructura de las alas de este lepidóptero indio para intentar mejorar los niveles de eficiencia de las células solares producidas actualmente, que no supera el 20%.

Un proceso sencillo con espectaculares resultados

Las alas de esta mariposa negra cuentan con una serie de orificios a escala nanométrica que recogen la luz desde múltiples ángulos y en un amplio rango del espectro solar. Por así decirlo, se trata de una especie de jaula de luz que atrapa los rayos al incidir sobre ella. Esta malla es lo que los investigadores han replicado a través de planchas de silicio amorfo hidrogenado en cuya capa superior se practican numerosos orificios microscópicos. El resultado tiene el potencial de multiplicar por dos la eficiencia obtenida hasta la fecha. Concretamente, en comparación con una superficie lisa, la tasa de absorción de la luz perpendicular se incrementa en un 97 %, mientras que la luz que incide en un ángulo de 50º llega a aumentar un 207 %. Esta última cifra sería el potencial máximo de aprovechamiento que proporciona esta tecnología.

Lo mejor de todo es que se trata de un proceso relativamente sencillo en el que se rocía la plancha con una solución polimérica. Según los científicos, aplicar el revestimiento apenas les llevó diez minutos.  Y, si bien la técnica no garantiza que se duplique la eficiencia total de la captación solar –las células fotosensibles son solo una parte de la ecuación–, es de especial interés en países meridionales donde no es habitual que los rayos del sol incidan verticalmente sobre paneles solares planos.

Otros ejemplos de biomímesis

En I’MNOVATION ya hemos abordado varios ejemplos de biomímesis, que es como se denomina la utilización de principios y estructuras halladas en la Naturaleza para el desarrollo de soluciones tecnológicas. Así, por ejemplo, hemos hablado de las babosas que inspiraron un biopegamento para contribuir a la cicatrización de heridas. Otro adhesivo en esa línea es el que imita las habilidades de los geckos. También hemos tratado recientemente el desarrollo de una piel sintética para robots basada en el funcionamiento de la piel humana. En definitiva, muchas veces las soluciones a los grandes retos humanos se encuentran en pequeños detalles de la Naturaleza.

Fuente: Phys, Agencia SINC, Sci Tech Daily