El Consejo Europeo de Investigación (ERC) ha aprobado una subvención de 1,4 millones de euros a Julen Ibáñez, investigador del CFM (UPV/EHU-CSIC), en la convocatoria de ayudas ERC Starting Grant 2020. Gracias a esta dotación, el Dr Ibañez podrá crear su propio equipo de investigación, formado por 3 investigadores post-doctorales y 2 estudiantes de tesis, y podrá también adquirir un potente ordenador. Será un gran impulso para llevar a cabo este proyecto de investigación que explora este inusual efecto fotovoltaico durante los próximos 5 años.

Julen Ibáñez se ha mostrado "muy agradecido y contento" porque es una convocatoria realmente competitiva. Según ha informado el Consejo Europeo de Investigación, se han recibido más de 3.200 solicitudes, de las que sólo el 13% han sido subvencionadas. ERC tiene 3 paneles, LS (Life Science), PE (Physical Science and Engineering) y SH (Social Sciences and Humanities). El doctor Ibáñez se ha presentado al panel PE y es el único investigador del País Vasco que ha conseguido una ayuda en este panel en  la presente convocatoria.

En palabras del investigador, "me han dado una oportunidad única para crear un grupo de investigación y poder llevar a cabo este proyecto de investigación. Para un joven investigador como yo es una oportunidad perfecta para desarrollar mis ideas y proyectos y estabilizar mi recorrido profesional, dando un buen impulso a mi carrera. Aunque la responsabilidad es grande, tengo ganas de abordar el reto, poder aportar nuevos resultados y comunicar a Europa que su apuesta ha merecido la pena ".

Julen Ibáñez es investigador posdoctoral con beca personal MSCA de la Comisión Europea (beca Marie Sklodowska-Curie Action) y contrato con la UPV/EHU relacionado con el Departamento de Física de Materiales de la Facultad de Química de San Sebastián, que desarrolla su investigación en el CFM. A partir de Junio de 2021, momento en que se iniciará el nuevo proyecto financiado por la ERC, está previsto que pase a ocupar una plaza cómo investigador Ikerbasque, vinculándose al CFM de forma indefinida.

PhotoNow: más allá del efecto estándar de las placas fotovoltaicas

El proyecto se refiere a un efecto fotovoltaico excepcional (es decir, no es el efecto fotovoltaico estándar utilizado actualmente en las placas solares). Se midió por primera vez en la década de los 60 y consiste en un efecto no lineal que sólo se da en algunos materiales especiales. Para que este efecto sea apreciable, es necesario que la estructura microscópica del material carezca de simetría de inversión (su estructura básica, denominada celda unidad debe tener por tanto menos simetría de lo habitual para los materiales más simples). En inglés este efecto se denomina "bulk photovoltaic effect (BPVE)", es decir “efecto fotovoltaico de volumen”, ya que se produce "dentro” del material. Si se cumple esta condición, el material producirá este efecto al absorber luz (además del efecto fotovoltaico estándar). El silicio , el elemento más utilizado en las placas solares actuales, por ejemplo, carece de este efecto debido a su alta simetría.

Los materiales que presentan BPVE tienen ciertas particularidades que los hacen especialmente interesantes: el material es capaz de transportar sin “ayuda” externa los electrones excitados tras la absorción de la luz, es decir, el material mismo puede formar y soportar un campo eléctrico intrínseco sin necesidad de aplicarlo externamente. Esto puede suponer una gran ventaja respecto a células fotovoltaicas estándar, en las que el campo eléctrico se forma externamente a través de las interfaces llamadas uniones p-n (esto requiere mucho trabajo tecnológicamente y además limita la eficiencia celular).

Mediante el proyecto PhotoNow se impulsará la investigación en esta área, aunando teoría y cálculo numérico (computacional) para predecir de forma precisa las propiedades de absorción de luz en los materiales que dan lugar a BPVE y así poder encontrar materiales interesantes (con gran absorción, eficientes, etc.) y proponer experimentos, ya que  es más fácil y rápido hacer una simulación numérica que realizar un experimento (buscar material, sintetizar, etc.).

Para ello, el investigador propone utilizar una metodología novedosa en su estudio, las denominadas funciones de Wannier. Su objetivo es, por un lado, encontrar y proponer materiales de interés y, por otro, desarrollar un código computacional para predecir la magnitud del efecto BPVE en diversos materiales, que se distribuya libremente (software libre o gratuito) y que pueda ser utilizado por investigadores de diferentes especialidades.

Julen Ibáñez

Tras licenciarse en Física por la UPV/EHU en 2009, el investigador guipuzcoano realizó su tesis doctoral, subvencionada por una beca predoctoral del Gobierno Vasco, en la UPV/EHU y en el Donostia International Physics Center (DIPC). Decidió continuar con su carrera investigadora en el extranjero y realizó una estancia posdoctoral en Alemania a través de la subvención Helmholtz en el centro de investigación Forschungszentrum de Jülich. Tras casi cuatro años de estancia, regresó al CFM de San Sebastián con una subvención postdoctoral. Actualmente trabaja con la beca MSCA de la Comisión Europea en el CFM.