La gran cantidad de investigaciones que se están llevando a cabo en todo el mundo para descubrir las propiedades del grafeno están convirtiendo a este material en el 'ladrillo' más prometedor para desarrollar nuevas tecnologías en sectores muy diversos. Su utilización para convertir la luz en electricidad y sacar el máximo provecho de la energía solar es la línea de investigación de un equipo internacional de científicos que acaban de publicar un nuevo estudio en la revista 'Nature Physics'.
Según aseguran, el grafeno es capaz de convertir cada fotón que absorbe en múltiples electrones (electrones excitados) que pueden conducir corriente eléctrica. Lo habitual en la mayor parte de materiales, señalan los autores de este estudio, es que un fotón absorbido genere un solo electrón. En el caso del grafeno, al producir muchos electrones, la señal eléctrica sería mayor. Su hallazgo, sostienen, podría representar una alternativa a las actuales tecnologías que se usan en energía solar y que se basan en semiconductores como el silicio.
El estudio ha sido realizado conjuntamente por investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Castelldefels (Barcelona), del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en EEUU y del Instituto de Investigación de Polímeros del Max Planc de Alemania. También han participado tres investigadores de la empresa Graphenea de San Sebastián, Amaia Zurutuza Elorza, A. Centeno y A. Pesquera.
Energía solar
Según señala Frank Koppens, líder de este grupo investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas, en el que también participa Klass-Jan Tielrooij,esta tecnología basada en el grafeno permite absorber la energía del sol con pérdidas mucho menores que en la actualidad: "Además de placas solares, que es un mercado muy importante y que está creciendo muy rápidamente, se puede utilizar esta capacidad de conversión eficiente en cualquier producto que utilice luz para producir electricidad, por ejemplo detectores de luz", afirma el investigador holandés a ELMUNDO.es.
El científico señala que "hay muchos grupos en todo el mundo que investigan las propiedades del grafeno en general, especialmente para utilizarlo en tecnologías de energía solar y para optoelectrónica (todas las tecnologías que dependen en la conversión de luz en electricidad). En el pasado, otros grupos ya descubrieron que el grafeno tiene unas propiedades que hacen que este material sería interesante para tecnologías de energía solar, por ejemplo, su capacidad de absorber la luz de varios colores", afirma Koppens, que trabaja con grafeno desde hace cuatro años.
En concreto, el experimento que describen en 'Nature Physics' consistió en mandar un número conocido de fotones a distintas energías a una fina capa de grafeno: "La investigacion que acabamos de publicar indica que la conversion de fotones absorbidos en electrones excitados (electrones con más energía, que pueden generar la corriente electrica) es muy eficiente. Más de de lo que se esperaba. La eficiencia viene de la capacidad de grafeno de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica. Esta capicadad no existe en muchos otros materiales que se usan ahora para placas solares, como el silicio", afirma.
Productos en el mercado
No obstante, señala que es muy difícil determinar cuánto tiempo falta para ver estos productos en el mercado: "Hemos descubierto una capacidad favorable para la conversión de fotones absorbidos en electrones excitados, pero no hemos construido una placa solar", admite. Antes de que se puedan comercializar productos, afirma, habrá que investigar más sobre cómo se puede extraer eficientemente la corriente electrica del grafeno.
Pese a ello, se muestra optimista ya que "hay muchos investigadores, tanto en el mundo de la ciencia como en la industria", dedicados a intentar resolver estos inconvenientes. Asimismo, destaca la apuesta de la UE por el grafeno: "Ha decidido invertir 1.000 millones de euros en las investigaciones y tecnologías de grafeno", señala. Una inversión que podría "acelerar el lanzamiento de productos al mercado", afirma.
Un material 'excepcional'
El investigador se muestra convencido de que estamos ante un material de extraordinario: "Tiene muchas capacidades excepcionales, como la de convertir luz en electricidad, y se van a descubrir muchas más", asegura. El grafeno es una lámina extremadamente delgada compuesta de carbono, de sólo un átomo de grosor. Es . Se obtiene del grafito, un material muy abundante en la naturaleza, o del grafito sintético.
¿Hay alguna desventaja a la hora de trabajar con grafeno?: "Sí, cada material tiene sus desventajas. Por ejemplo, el grafeno no absorbe mucho la luz aunque todo lo que absorbe se convierte en electrones excitados con alta eficiencia. Pero esta desventaja también puede ser una ventaja para algunas aplicaciones. Además, existe la posibilidad de aumentar la absorción del grafeno con varias tecnologias", añade.
En un momento en el que muchos investigadores españoles optan por irse de España debido a los recortes presupuestarios, el holandés Frank Koppens, que ha publicado una decena de artículos en revistas como 'Science' y del grupo 'Nature' decidió venirse a nuestro país.
Desde hace dos años y media lidera su grupo de investigación en el ICFO, un centro en el que asegura gozar de una gran libertad científica: "No fue difícil tomar la decisión de venir a España porque el nivel de investigación del ICFO está entre los mejores del mundo y sus instalaciones tienen unos estándares muy altos, algo esencial para que la investigación sea competitiva. Además, desde este centro se fomenta mucho que las innovaciones se conviertan en patentes y en productos concretos. Esta contribución a la sociedad, a través del [desarrollo] de mejores productos y la posibilidad de generar neuvos empleos en el futuro (por ejemplo, a través de spinoffs) es muy gratificadora", afirma Koppens.
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