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Universidad Nacional de Tucumán - Facultad de Ciencias Exactas y Tecnología

09 de Octubre de 2023 | 6 ′ 2 ′′

Identifican compuestos que aumentan la eficiencia de las celdas solares fotovoltaicas

El estudio, realizado en un Instituto de investigación de la Universidad Nacional de Tucumán (UNT) y del Conicet, obtuvo una mención especial en el campo de la química inorgánica. La investgación se basó en la síntesis y la caracterización de seis nuevos compuestos de rutenio que aumentan la eficiencia de las celdas solares.
Identifican compuestos que aumentan la eficiencia de las celdas solares fotovoltaicas

El grupo del Inquinoa: Fernando Salomón, Analía Peyrot, Florencia Fagalde, Mónica Vergara, Néstor Katz, Nadia Vega, Mauricio Cattáneo, Pedro Abate y Federico Tomás.

La tendencia mundial en cuanto al uso de energía es reemplazar los combustibles fósiles –como el petróleo, el carbón o el gas– por los que provienen de energías renovables, como la solar o la eólica. Y el estudio de nuevos compuestos que permiten almacenar y convertir energías renovables está en auge en los distintos campos de investigación. Ese fue el caso de una tesis doctoral realizada en el Instituto de Química del NOA (Inquinoa), de doble dependencia entre la Universidad Nacional de Tucumán y el Conicet.

El autor del trabajo es Fernando Salomón, quien estuvo bajo la dirección del doctor Néstor Katz y la Dirección Asociada del doctor Mauricio Cattáneo. La tesis se realizó para optar al título de doctor en Ciencias Químicas de la Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia de la UNT y obtuvo una calificación de 10. Consiguió la Mención Especial del Premio Prof. Pedro J. Aymonino a la mejor tesis doctoral del país en química inorgánica del bienio 2020-2022 y fue otorgado por la Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas.

El investigador Fernando Salomón, autor de la tesis premiada

Salomón sintetizó y caracterizó seis nuevos compuestos de rutenio que aumentan la eficiencia de las celdas solares. El grupo de investigación al que pertenece viene desarrollando distintos trabajos sobre compuestos para paneles solares. “Mi estudio es sobre celdas solares y aprovechamiento de la energía solar. Usamos compuestos de rutenio como sensibilizantes que absorben la luz visible en dichas celdas”, detalló el investigador.

Katz comentó que la tesis de Salomón versa sobre compuestos químicos nuevos que pueden aplicarse en celdas fotovoltaicas, que transforman la energía solar en energía eléctrica, como lo que ocurre en los parques solares. Agregó que la diferencia es que esos parques se abastecen con paneles de silicio, “que son materiales importados y caros; por eso, buscamos materiales alternativos y más económicos”, explicó.

Y agregó: “En el Inquinoa queremos ayudar a desarrollar una tecnología propia para paneles solares, por lo menos construir el conocimiento necesario para aplicar esa tecnología que pueda servir a las empresas y a la sociedad”. Señaló que la Argentina es un gran productor de materias primas y que resulta fundamental cambiar ese paradigma para un crecimiento sustentable. Argumentó que es clave desarrollar conocimientos tecnológicos, como lo hace INVAP (empresa argentina de alta tecnología radicada en Bariloche) con los radares, satélites y reactores nucleares que se exportan, posibilitando la entrada de divisas al país.

El rutenio es un elemento que está ubicado en el medio de la tabla periódica, es de transición y tiene propiedades importantes para la conversión de energía. Katz mencionó que posee electrones adicionales respecto de otros elementos de la tabla, que le permiten formar complejos que captan la radiación solar y transfieren electrones a un semiconductor.

Energía del presente

El especialista explicó a Argentina Investiga que, si bien en Europa se utilizan paneles con complejos de rutenio, no se conocían los compuestos caracterizados por el tucumano. Agregó que la investigación de los seis nuevos complejos con rutenio le permitió al grupo de investigación publicar en dos revistas científicas especializadas en química inorgánica: “ACS Omega” e “Inorganic Chemistry”, en las que colaboraron investigadores del Instituto de Física del Noroeste Argentino (Instituto de Física del Noa), de doble dependencia entre la UNT y el Conicet.

El investigador precisó que Salomón preparó los compuestos con rutenio como sólidos y los pegó en las celdas para volverlas más eficientes, para que absorban más cantidad de energía solar. “Las celdas solares con complejos inorgánicos que se pueden utilizar en los techos de las casas o en las oficinas, y algunas se pueden usar en las ventanas porque son transparentes y coloreadas. Esto las vuelve más estéticas y, a la vez, pueden suministrar energía eléctrica con la luz solar”, agregó.

Finalmente, el profesional comentó que los complejos de rutenio tienen distintos colores y suelen absorber más hacia el rojo, con lo cual se vuelven más eficientes porque captan más energía solar. “El color se controla modificando la estructura del complejo y su eficiencia energética puede variar a voluntad”, concluyó.

Producir hidrógeno verde" data-toggle = "tooltip" title = "Se produce a partir de agua y energías renovable. La obtención por electrólisis a partir de fuentes renovables consiste en la descomposición de las moléculs de agua (H2O) en oxígen (O2) e hidrógen (H2).">hidrógeno verde

En la actualidad, Fernando Salomón está contratado como posdoctorando en el Instituto Catalán de Investigación Química de Tarragona (Cataluña, España). Estudia la fotosíntesis artificial y está relacionado con lo que hizo en su tesis. En este caso, busca convertir la energía solar en energía química, es decir, reproducir lo que hacen las plantas a escala de laboratorio.

Salomón afirmó que la meta es producir combustibles solares como el hidrógeno verde. “Es más fácil de almacenar que otros combustibles y se podría usar a corto plazo si se adaptan los motores de los autos”, indicó. Y añadió que el hidrógeno verde, producido a partir de energía solar, puede conseguirse mediante electrolizadores y se obtiene al romper la molécula de agua y separar el hidrógeno del oxígeno.

“Mi tarea hoy es encontrar catalizadores (aceleradores) para volver más rápida la electrolización del agua. Trabajo con compuestos de cobre, pero existen catalizadores de todos los metales (hierro, rutenio, iridio, etcétera), que permiten acelerar la reacción de ruptura de la molécula del agua, proceso que se conoce como ‘water splitting’ o ‘escisión del agua’”, finalizó.

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Daniela Orlandi
Universidad Nacional de Tucumán

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