Richard Ffrench-Constant acostumbra pasar sus tardes recolectando mariposas en el campo, en el suroeste de Inglaterra. Con el tiempo, notó que las mariposas blancas comunes son mucho más rápidas que las demás en retomar el vuelo cuando el cielo nublado se despeja. Como buen científico, se preguntó si quizás tendría que ver con una mayor capacidad de aprovechar la luz del sol para calentar sus músculos, quizás por la posición de sus alas y su color blanco. Fue justo esa curiosidad la que le llevó a desarrollar una colaboración científica interdisciplinaria que pretende mejorar la eficiencia de las celdas solares actuales.

Ffrench-Constant, profesor de historia natural molecular de la Universidad de Exeter, en colaboración con sus colegas del área de física y energías renovables  propone incorporar el diseño de las alas de la mariposa blanca de la familia Pieridae en los diseños que combinan concentradores solares con celdas fotovoltaicas.  Según sus análisis, ese diseño puede incrementar el potencial de producción energética en 42 por ciento y mejorar la relación de potencia contra peso de las estructuras actuales hasta 17 veces. Sus hallazgos fueron reportados en un artículo reciente en la revista Scientific Reports de Nature

El diseño se basa en imitar tanto la posición geométrica de las alas de la mariposa como la estructura molecular de su superficie para así incrementar la cantidad de luz que incide sobre una celda solar. 

Para probar su hipótesis, los investigadores colocaron una celda solar entre un par de alas de mariposa –en forma de ‘V’– y observaron si eso incrementaba la cantidad de luz que llegaba a la celda. Utilizando una celda fotovoltáica de un centímetro cuadrado, encontraron que la geometría ideal de la posición de las alas era en una apertura de 17 grados, incrementando con ello la eficiencia de las celdas más de un 40 por ciento. 

Después estudiaron la estructura molecular de las alas para conocer su capacidad reflectiva. Colocando y desprendiendo cinta adhesiva de la superficie de las alas pudieron obtener las complejas moléculas que les permiten reflejar la luz. Los científicos esperan poder producir películas con nano-perlas que imiten estas estructuras para colocarlas sobre su prototipo. Una película con estas características sería mucho más ligera que los recubrimientos tipo espejo que utilizan los modelos actuales, y hasta podría depositarse en forma de aerosol. 

Ffrench explica que las aplicaciones serían ideales en los casos que requieren menor volumen y peso, como lo serían las alas de aviones como el Solar Impulse, o edificios altos.  Esto es porque se puede conseguir la misma cantidad de energía pero con una menor cantidad de superficie de celdas fotovoltaicas. 

“Si piensas en un problema, es probable que los insectos ya lo hayan resuelto”, dice Ffrench, quien agrega que lo más emocionante en este trabajo ha sido que se “inició como una conversación al aire, tomando el té con colegas de física, pero en cuanto ellos vieron que tenía potencial, no tomó mucho tiempo para que comenzara la investigación”.

Si bien las pruebas iniciales son prometedoras, aún hay trabajo por hacer. El siguiente paso será desarrollar las películas con las nano-perlas que imitan la superficie de las alas de la mariposa para usarse como recubrimientos ultra ligeros en los prototipos. 

Además, deberán asegurarse de que sus arreglos fotovoltaicos no se calienten demasiado, puesto que al concentrar mayor cantidad de luz también producen más calor que podría dañar los componentes de las celdas solares.

Además de brindar un avance en el campo de las energías renovables, el estudio también revela interesantes hallazgos  en el área de la evolución, pues Ffrench argumenta que su análisis confirma que la postura en forma de ‘V’ de estas mariposas es una ventaja evolutiva de la especie para incrementar la temperatura de su tórax, calentando sus músculos para retomar el vuelo antes que las demás.