Si bien las tecnologías fotovoltaicas y de baterías tienen avances importantes, aún existen limitaciones relacionadas con la densidad de energía, degradación a largo plazo y sostenibilidad de los procesos de fabricación. En el caso particular de los sistemas termoeléctricos, el desafío es incrementar su rendimiento, sin comprometer su estabilidad mecánica y química.
Por ello, investigadores de la Facultad de Ciencias de la Electrónica (FCE) de la BUAP desarrollan dispositivos híbridos de recolección de energía, basados en la integración de generadores termoeléctricos, fotovoltaicos y piezoeléctricos, tanto en formato de película delgada, como en materiales en volumen.
La pertinencia de este proyecto radica en la generación de conocimiento científico-tecnológico, el impulso de opciones para la eficiencia energética en el sector automotriz y sistemas urbanos inteligentes, y en la aportación de soluciones sostenibles para diversificar fuentes de energía limpia.
Este proyecto es realizado, desde 2022, por Carlos Roberto Ascencio Hurtado, quien efectúa una estancia de investigación en la FCE, bajo la supervisión del doctor Roberto Carlos Ambrosio Lázaro; también participa Eduardo Yoyontzin García Villegas, estudiante de la Maestría en Ingeniería Electrónica, en la caracterización de generadores termoeléctricos comerciales. Además, colaboran expertos del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (unidades Chihuahua y Monterrey) y de la Universidad Autónoma de Ciudad Juárez.
La propuesta de los académicos de la BUAP consiste en la síntesis de semiconductores amorfos y nanoestructurados mediante técnicas de depósito físico y químico, así como su caracterización estructural, eléctrica, térmica y mecánica. De manera paralela, evalúan la gestión de la energía recolectada mediante convertidores electrónicos de potencia, lo que asegura la viabilidad de la integración de estos sistemas en entornos reales, como la industria automotriz y las aplicaciones urbanas.
Carlos Roberto Ascencio Hurtado, doctor en Ciencias de la Electrónica, indicó que las investigaciones sobre el desarrollo de materiales termoeléctricos de alto rendimiento se realizan en Norteamérica, Europa y Asia. No obstante, “la aportación diferenciadora de nuestro proyecto consiste en enfatizar la síntesis y caracterización de materiales amorfos y nanoestructurados”.
Asimismo, señaló que se “propone un esquema de integración híbrida entre dispositivos termoeléctricos, fotovoltaicos y piezoeléctricos, y considerar desde la etapa inicial la gestión de la energía mediante electrónica de potencia, lo que asegura que los desarrollos materiales no se limiten a resultados de laboratorio, sino que sean viables para la transferencia tecnológica hacia aplicaciones concretas”.
Entre los avances registrados, el investigador refirió la síntesis controlada de películas delgadas de silicio-germanio polimorfo hidrogenado (pm-SiGe:H) con propiedades ajustables para aplicaciones termoeléctricas; y el diseño preliminar de prototipos de generadores termoeléctricos y fotovoltaicos en materiales en volumen, con miras a su aplicación en sistemas automotrices.
Además de “la caracterización avanzada de propiedades estructurales, térmicas y eléctricas, incluyendo correlaciones entre propiedades y desempeño termoeléctrico en nanoescala; publicaciones en revistas indizadas y difusión en congresos especializados”, puntualizó.