El dióxido de titanio, un material estrella
Dr. Eric Noé Hernández Rodríguez
Departamento de Ingeniería Mecánica,
División de Ingenierías,
Campus Irapuato -Salamanca,
Universidad de Guanajuato
El dióxido de titanio es un compuesto inorgánico de color blanco, se encuentra en la naturaleza en fase sólida y está formado por la unión de un átomo de titanio y dos átomos de oxígeno, dando como resultado la fórmula química TiO2. Algunas de sus características más importantes son: alta estabilidad física y química, no es tóxico para el ser humano, es abundante en el planeta y es biocompatible. Estas características han permitido emplearlo como pigmento de alta blancura en pinturas, cosméticos o cremas corporales, como aditivo en comidas enlatadas, o en bloqueadores solares. No obstante, por sus propiedades físicas y químicas también es empleado para el desarrollo de tecnología de punta, principalmente en el desarrollo de dispositivos electrónicos, como sensores de gas o ventanas termocrómicas (ventanas que cambian de color de acuerdo con las condiciones ambientales), en fotocatalizadores (materiales que permiten la eliminación de contaminantes orgánicos cuando son irradiados con luz), o dispositivos purificadores de agua.
El dióxido de titanio es un material con mucha relevancia en la industria, y en la actualidad se está estudiando para ser aplicado en el desarrollo de celdas solares fotovoltaicas (CSFs). Tal es el caso de una serie de investigaciones que se están desarrollando en el Grupo de Investigación en Materiales de la División de Ingenierías Campus Irapuato-Salamanca de la Universidad de Guanajuato, liderado por el Dr. Eric Noé Hernández Rodríguez. Este grupo ha implementado técnicas para la obtención del dióxido de titanio en forma de película delgada con espesor nanométrico (es decir, en una presentación tan delgada como una milésima parte del grosor de un cabello) para ser incorporado en la fabricación de CSFs.
Las CSFs son dispositivos electrónicos que emplean un material delgado que es capaz de absorber una gran cantidad de luz proveniente del sol (típicamente la luz que nuestros ojos pueden ver), y en conjunto con otros materiales en forma de película delgada, apilados uno sobre otro (como un sandwich), convierten la energía de la luz en energía eléctrica, mediante un fenómeno conocido como efecto fotovoltaico.
Para que las CSFs sean rentables económicamente, deben de tener alta eficiencia de fotoconversión (es decir, que conviertan la mayor cantidad de energía de la luz en energía eléctrica), lo cual se logra mejorando las propiedades físicas y químicas de los materiales que son apilados para su construcción. Por eso, en el grupo de investigación mencionado, los esfuerzos están enfocados en la fabricación y estudio de materiales con mejores propiedades que puedan ser empleados en la elaboración de celdas solares. Uno de estos materiales es el dióxido de titanio, que, aunque a nivel laboratorio (pequeña escala) es relativamente sencillo producirlo, el reto es lograr su producción a gran escala, es decir, en áreas grandes (como las que ocupa un panel solar) conservando la uniformidad en su grosor nanométrico y en sus propiedades físicas y químicas, de tal manera que la eficiencia de fotoconversión de las CSFs no se afacetada. Adicionalmente, se busca que su fabricación sea posible con técnicas de bajo costo, en aras de reducir costos de producción de las CSFs.
De esta manera, se ha desarrollado un protocolo de fabricación de películas delgadas de TiO2 por la técnica conocida como rocío pirolítico que promete buenos resultados para la fabricación de CSFs, que ya han mostrado la generación de voltajes de hasta 0.4 V, aunque la corriente proporcionada es aún limitada.
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