Teclas de Ayuda de acceso Rápido

ALT + 1 Inicio

ALT + 2 Noticias

ALT + 3 Mapa de sitio

ALT + 4 Búsqueda

ALT + 5 Preguntas frecuentes

ALT + 6 Atención al ciudadano

ALT + 7 Quejas y reclamos

ALT + 8 Iniciar Sesión

ALT + 9 Directorio telefónico

Botones de Accesibilidad

Letra:

Contraste:

Esp
miércoles, 20 de octubre 2021
20/10/2021
Síguenos

Ciencia

UdeA Noticias
Academia Ciencia Sociedad

Celdas solares flexibles: nueva patente de la UdeA

16/09/2021
Por: Jennifer Restrepo de la Pava - Periodista

Investigadores de la Universidad de Antioquia en conjunto con Sumicol, Andercol y EPM, diseñaron la estructura de celdas solares con una película delgada, para la creación de paneles flexibles que pueden aplicarse en distintos materiales. Este resultado obtuvo recientemente, en Estados Unidos, la protección de desarrollo tecnológico. La patente, la 107 de la Universidad, se encuentra en proceso de licenciamiento. 


La estructura de la celda solar es producto de cerca de 10 años de trabajo y múltiples aportes científicos. Foto cortesía Cidemat. 

La Patente: híbrido P-I-N- de baja temperatura dispositivo optoelectrónico mesoporoso, concedida en Estados Unidos, permite el diseño y la fabricación de celdas solares más delgadas, flexibles y livianas comparadas con las disponibles actualmente en el mercado. Las celdas, poseen una estructura mesoporosa que se integra a diferentes sustratos, es decir, puede aplicarse en vidrio, plástico, metal y otros, uno de los retos más importantes hasta ahora de la tecnología solar fotovoltaica.  

Estas estructuras se fabrican con materiales de bajo costo y algunos subproductos de la minería, lo que las hace más económicas y sostenibles. De otra parte, se requiere de menor temperatura para la elaboración de estos dispositivos, también conocidos como optoeléctricos.  

«La patente termina en la arquitectura de una celda solar, como están configurados los diferentes componentes en esa estructura. Esta patente, en particular, tiene una configuración PIN que se desarrolla a baja temperatura y con una estructura mesoporosa. P significa los trasportadores de huecos, I el semiconductor intrínseco y N es el transportador de electrones o la capa que transporta electrones», explicó Franklin Jaramillo Isaza, profesor de la Facultad de Ingeniería y uno de los inventores.

El sol entra por la capa el sustrato llega a la capa P, luego llega a la I y hay separación de cargas, estas se distribuyen, los electrones alcanzan la capa N y los huecos la P. «La estructura mesoporosa permite el crecimiento de los semiconductores sobre esa capa —dijo el investigador—. La idea es que esta se desarrolle a temperatura más bajas, por debajo los 150 grados centígrados, incluso a temperatura ambiente, sin necesidad de un mayor calentamiento comparado con los 1200 grados centígrados del silicio, que es una tecnología comercial.​​​​​​ Es también una ventaja tener bajas temperaturas de procesamiento para poder ampliar el tema de los sustratos en los que se aplica la celda», explicó el profesor de la Facultad de Ingeniería y uno de los inventores, Franklin Jaramillo Isaza. 

De acuerdo con el científico, el corazón de la estructura es la perovskita, pues este material es el semiconductor que absorbe los fotones del sol, sin embargo, la celda está compuesta de materiales como óxido de aluminio y otros conductores.

«Es una composición de materiales que no suma más de una micra de espesor, mientras que una celda solar de silicio tiene 300 micras de espesor. Al ser más liviana, podría ser más barata y eso permite más desarrollos, la podemos hacer sobre cualquier tipo de material. El tema de flexibilidad y doblado es mucho mejor que las que son planas», agregó Jaramillo Isaza.   


Espesor y estructura de las capas de la celda solar, Imagen cortesía Cidemat. 

Debido a que en Colombia no hay empresas expertas en fabricar este tipo de tecnologías y que el entorno no es favorecedor en términos de competitividad para esta clase desarrollos, la patente fue registrada en Estados Unidos. Según el investigador, muchas de estas tecnologías se desarrollan en ese país y el mercado representa muchas oportunidades para innovar. 

Actualmente, el Nivel de Madurez Tecnológica de la patente o TRL por sus siglas en inglés —Technology Readiness Level—, conocido también como estado de desarrollo, es TRL6V, es decir, está en etapa de validación de sistema o subsistema en un entorno relevante. 

«Este desarrollo está a escala de laboratorio, hay que probar esta tecnología a escala industrial y seguir con el licenciamiento, la mejoras y demás aspectos, que es hacia donde estamos apuntando. Al menos en esta primera etapa de desarrollo de la tecnología se evidencia propiedades de interés y costos menores de fabricación. Queremos probarla en un ambiente real, operativo, pero para esto tenemos que escalar la tecnología, definitivamente necesitamos una empresa o compañía que tenga capacidad de fabricar las celdas para probarlas en un ambiente real porque lo que hacemos es fabricar celdas pequeñas de acuerdo con las capacidades de nuestro laboratorio», enfatizó Jaramillo, doctor en Química. 

Trabajo entre universidad, empresa y estado 

Daniel Estiben Ramirez Zora, Juan Felipe Montoya Arango y Franklin Jaramillo Isaza, son los inventores de la patente, quienes hacen parte del Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales —Cidemat—, de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Antioquia. Entre tanto, Sumicol, Andercol, Empresas Públicas de Medellín —EPM— y la Universidad de Antioquia son los aplicantes del desarrollo. 

Es decir, que mientras los científicos tienen los derechos morales que los reconoce como inventores, estas instituciones que hicieron parte de la investigación, cuentan con los derechos patrimoniales o la propiedad intelectual. En el momento que haya explotación de la tecnología, los aplicantes o las instituciones tendrán derecho a un porcentaje de regalías, lo anterior, ha sido pactado en documentos y convenios previos de propiedad intelectual.

«Nos interesa la transformación de minerales y materiales avanzados. En las investigaciones con las universidades nos hemos dado cuenta de que, en la carrera de agregar a los minerales no metálicos, puedo ir incursionando en nuevos mercados o nuevas tecnologías donde el mineral o el material tiene un mayor valor o desempeño, es decir, pasamos de vender toneladas a bajo costo a vender kilos de mayor valor o mejor precio y de mejor calidad. Nos dimos cuenta de que en una de las tecnologías que desarrolla Cidemat hay materiales inorgánicos como componentes de la celda solar, si damos valor agregado y lo vamos transformando, podemos llevar desde su base hasta aplicaciones optoelectrónicas o avanzada como es el caso de las celdas solares», destacó el gerente Técnico de Sumicol del Grupo Corona, Daniel Ribero Rodríguez.

Este resultado es producto del trabajo de alrededor de diez años y múltiples aportes. Es una cadena de proyectos, empezando por pequeños donde se quiso simplemente demostrar un concepto y otros más ambiciosos y de gran envergadura. «Inició con un proyecto financiado por el Comité para el Desarrollo de la investigación —Codi—, con un estudiante de maestría empezamos a hacer los pinitos, a desarrollar materiales —recordó el profesor Jaramillo—. Luego llegaron las investigaciones con EPM, posterior un proyecto grande de regalías que dio lugar a la aplicación de la patente, ahora tenemos la Alianza Séneca donde le damos continuidad a estrategia de energía fotovoltaica».

De acuerdo con el investigador de la Alma Máter, este es el reflejo de la importancia de apoyar proyectos en todos los niveles, que son promisorios y otros que no sean de un producto terminado. «Es clave que se entienda que los desarrollos tecnológicos requieren de iniciativas que puedan ir avanzando, porque la tecnología no es espontánea, hay que trabajar mucho, generar capacidades, formar a las personas, participar de congresos y publicaciones; requiere de pasos y estrategias que tiene la ciencia con una constancia permanente. El éxito es ser persistente, buscar un objetivo a largo plazo y apuntar con distintas estrategias a ese objetivo», señaló el líder del grupo de investigación Cidemat, Franklin Jaramillo. 


Primeros prototipos de la celda a pequeña escala. Foto cortesía: Cidemat. 

Solicitud de la patente

En el proceso de la consecución de la patente, la División de Innovación de la Universidad de Antioquia, a través de su oficina de Transferencia de Conocimiento acompaña y asesora al equipo para los tramites de protección de propiedad industrial. 

De acuerdo con la Unidad de Transferencia de Conocimiento de la institución, previo a este trámite, se realiza un diagnóstico de la actividad patentable de la creación, donde se analizan las publicaciones y aspectos técnicos relacionados con la patente desde tres elementos que son la novedad, el  nivel inventivo o grado de complejidad para llegar a la creación, y el potencial de aplicación en entornos reales, para el mejoramiento de procesos o el desarrollo de nuevos productos que puedan ser explotados comercialmente. 

«Para el caso de la patente internacional es necesario que haya un aliado externo para su comercialización, teniendo en cuenta que el esfuerzo y la inversión que se requieren en un territorio extranjero es mayor. Los retos son significativos, la patente no es solo un indicador de producción científica, es un resultado con una perspectiva de transferencia de conocimiento e innovación, mantener la patente requiere de unas inversiones permanentes, entonces esto tiene utilidad si encontramos un modelo de trasferencia adecuado para que esa patente de invención sea aplicada en la industria o en la sociedad. Estamos revisando opciones para que sea conocida en ese territorio y encontremos un aliado», explicó la coordinadora de la Unidad de Transferencia de Conocimiento, Pamela Álvarez Acosta. 

A corto plazo buscan desarrollar la estrategia de comercialización o transferencia de la tecnología con base en un estudio de mercado que arrojó diversos aliados potenciales; para ello se está conformando un grupo de expertos para el contacto internacional. «Ahora nos concentramos en cómo vamos llegar al mercado, si vamos a llegar al mercado con conocimiento, con la patente, con componentes, con la arquitectura de la celda. El mercado, la fabricación y la cadena de suministro de las celdas solares no está en Colombia ni en Suramérica» enfatizó el gerente Técnico de Sumicol del Grupo Corona, Daniel Ribero Rodríguez.

Hasta noviembre, el equipo de trabajo tiene plazo para entregar el documento final, el último paso. Posteriormente inicia el proceso de divulgación de la tecnología y el perfilamiento de las posibilidades de negocios o transferencia. Una vez el adoptante de la tecnología inicie etapas de escalamiento los científicos de la Universidad de Antioquia harían el acompañamiento para el escalamiento de un producto comercial. 

«Nos interesa darle continuidad al desarrollo y la transferencia, hay grupos de investigación que deberían seguir con el acompañamiento en ese proceso de escalamiento hasta que se convierta en un licenciamiento comercial. Así se tenga la patente claramente habrá más por hacer», agregó el profesor Franklin Jaramillo. 

Actualmente, en su Portafolio Tecnológico la Universidad de Antioquia cuenta con 107 patentes concebidas en ocho sectores de la economía. Las patentes pertenecen a 24 grupos de investigación de distintas áreas del conocimiento; los grupos están adscritos a seis facultades de la Institución. Las facultades de Ciencias Exactas y Naturales, Medicina e Ingeniería son las unidades académicas que más participan en la producción de patentes. Las 107 patentes están distribuidas en 27 países, 51 de ellas en Colombia. 

Imagen cortesía División de Innovación y Vicerrectoría de Investigación Universidad de Antioquia.  

Lo más popular
 
Universidad de Antioquia | Vigilada Mineducación | Acreditación institucional hasta el 2022 | NIT 890980040-8
Recepción de correspondencia: calle 70 No. 52 - 21 | Apartado Aéreo 1226 | Dirección: calle 67 No. 53 - 108 | Horario de atención
Conmutador: [57 + 604] 219 8332 | Línea gratuita de atención al ciudadano: 018000 416384 | Fax: [57 + 604] 263 8282
Peticiones, quejas, reclamos, sugerencias, denuncias, consultas y felicitaciones
Política de tratamiento de datos personales
Medellín - Colombia | Todos los Derechos Reservados © 2020