Emma Solà, investigadora: “Resumir 4 anys de feina en un vídeo de 3 minuts és molt complicat. L'electrònica de potència és un tema molt desconegut i en canvi el tenim per totes bandes.”

Emma Solà (El Vendrell, 1998) és estudiant predoctoral a l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC). La científica, establerta a Igualada i amb família igualadina, és graduada en Física per la UB i té un Màster en Nanociència i Nanotecnologia Avançades. La seva recerca es basa en millorar l'encapsulat dels mòduls de potència que van, per exemple, dins dels vehicles elèctrics, centrant-se també en els objectius de descarbonització per aconseguir un futur més sostenible. 

Solà s’ha presentat a un concurs de divulgació científica del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) per apropar la ciència a la gent, amb l’objectiu que el seu grup de recerca guanyi un premi econòmic que li permeti ampliar la seva investigació.

Amb ella parlem sobre el seu àmbit de recerca, la dificultat que suposa comunicar d’una manera senzilla la complexitat d’una investigació com aquesta i l’objectiu d’avançar cap a una societat més sostenible.

De petits, els infants somien en ser bombers, professors o esportistes. Tu ets científica, era la teva vocació?

No és ben bé vocació. Jo vaig triar el batxillerat científic i em va agradar molt. Sobretot, em va agradar l’assignatura de física, perquè el professor ho explicava molt bé i em va transmetre la il·lusió que tenia ell per aquesta assignatura. És per això que vaig triar estudiar la carrera de física. A tercer hi havia una assignatura de pràctiques d’empresa i les vaig realitzar a l’Institut de Microelectrònica de Barcelona, que és el centre on treballo ara. Després de les pràctiques, hi vaig tornar a fer tant el treball de final de carrera com el de final de màster. I poc després ja vaig començar-hi el doctorat.

O sigui que tu et trobes aquest tema de cara.

Sí, sí, exacte. És qüestió d’anar fent i m'ha anat agradant.

Ets una noia jove en un món d’homes?

Sí. Vaig a vegades a congressos i un 80% són senyors de més de cinquanta anys. Però bé, cada vegada pugen més noies i en som més. L'electrònica de potència és un tema molt desconegut i en canvi el tenim per totes bandes. És un àmbit prou interessant per endinsar-s'hi i gairebé sense voler he aterrat aquí.

Els científics joves que esteu pujant teniu un punt de vista diferent?

Pugem amb moltes ganes, però a vegades ens trobem amb el que ja està muntat i les coses a vegades costen molt de fer. A vegades et desil·lusiones una mica, perquè potser t’has d’esperar dos mesos perquè les mesures es facin, perquè s’enviï un correu o perquè algú faci alguna cosa. Hi ha de tot, però en el meu grup, el de Dispositius i Sistemes de Potència (PDS), hi estic molt bé. És gent potent. És gent que tira moltíssim i això està bé. S'aprèn molt.

Ara mateix estàs participant al concurs “Yo Investigo, Yo soy CSIC”, un concurs de divulgació científica per apropar la ciència a la societat, en el que hi ha un vídeo a Youtube. D’on surt la idea d’apuntar-t’hi?

És la sisena edició d’un concurs que organitza el CSIC. Tothom que treballi en un centre del CSIC es pot apuntar, és en l'àmbit de tota Espanya i per presentar-te has de gravar un vídeo de 3 minuts explicant la teva tesi doctoral i els aspectes més rellevants. És un exercici complicat, perquè resumeixo tot el que he estat fent durant quatre anys en un vídeo de 3 minuts, i ha de ser prou general perquè tothom ho pugui entendre. Però justament m’hi vaig presentar per això, perquè és molt interessant fer aquest exercici de simplificar, aprens moltes coses. I després s’ha d’intentar aconseguir que aquest vídeo arribi a molta gent.

I un cop feta la difusió?

Llavors miren una sèrie de paràmetres i trien el guanyador. I el grup de recerca del guanyador rep 2.000 euros perquè el guanyador se'n vagi a fer una estada a fora, o a un congrés o a algun seminari d'investigació.

Creus que és important presentar-se a premis per guanyar, o és millor mantenir un perfil baix?

És interessant presentar-se a aquests llocs per donar-te a conèixer. La veritat és que el tema de la divulgació als científics ens costa una mica. És posar-te a fer una cosa que no estàs acostumat a fer. Jo estic acostumada a estar al laboratori i esperar que surtin els números. No m’havia posat mai davant d’una càmera. Ha estat curiós i divertit, la veritat.

El més complicat és comunicar la teva feina fent-ho el més simplista possible perquè ho entengui tothom?

Sí. Saps allò que diuen que si pots explicar alguna cosa molt complicada a la teva àvia, i que ho entengui, és que realment ho entens tu? Doncs és una mica és això. En el cas del vídeo, he après molt fent-lo, sobretot he après a contextualitzar i a extreure les idees principals.

En què es basa la teva investigació i què és el que es vol canviar?

La meva investigació es basa en el fet que hi ha moltes aplicacions que tenen l'electrònica de potència. Totes aquestes aplicacions tenen uns elements anomenats convertidors de potència, que son els encarregats de gestionar l’energia elèctrica de manera eficient. Per exemple, passen l’energia de corrent continu a corrent altern. Aquests convertidors estan formats per mòduls de potència. I la meva investigació es basa millorar les connexions dels dispositius que hi ha a dins, per tal que aquests mòduls siguin més eficients i més fiables. De fet, els mòduls són uns elements que funcionen a moltíssima potència, i millorar una mica l'eficiència i la fiabilitat es tradueix en un estalvi energètic brutal. Estem parlant de números bastant grans.

El teu treball s'emmarca en el projecte europeu SCAPE. Què és SCAPE?

És un projecte que està directament implicat a l'aplicació de la mobilitat sostenible i vehicles elèctrics, perquè vol fer uns inversors -que són uns convertidors de potència- que es puguin construir a partir d’uns mòduls estàndard, com si fossin peces de Lego. I depenent de com els connectis, que puguis tenir un inversor per una moto, un cotxe o fins i tot un camió. I estem intentant que siguin més barats i més assequibles que els que hi ha ara al mercat.

Dius que els convertidors de potència són claus per la transició energètica. Desenvolupa-ho.

Una de les vies per a la transició energètica és l'electrificació. És agafar processos que es basen en combustibles fòssils, com pot ser un cotxe de combustió, i que generen emissions de CO2, i electrificar-los. És a dir, fer-los funcionar amb electricitat, i si aquesta prové de fonts d’energia renovables (que no generen emissions) millor que millor. Millorant aquests convertidors de potència pots aconseguir aquesta transició, aquesta electrificació i descarbonització. Això es pot aplicar a molts camps. Això ho pots trobar a les plaques solars, a vehicles elèctrics…

Quina és la manera de fer-ho més sostenible?

Sobretot, fent-los més eficients, però també intentar utilitzar materials més respectuosos amb la salut i amb el medi ambient.

Que és el que esteu investigant ara?

Jo em centro en l’encapsulat dels dispositius dins dels mòduls de potència, buscant nous materials i estructures per millorar-los a l’hora de la seva fabricació. Però hi ha molta gent que està canviant les topologies dels circuits, està repensant el convertidor sencer i posant altres estructures perquè el conjunt sigui més eficient.

Al vídeo comentes que com a alternativa a la soldadura de plom, estàs investigant les partícules de plata

Sí. Dins dels mòduls hi ha els dispositius de potència (xips), que son com el cor del mòdul. Aquests xips són molt fràgils i per tant s’han d’encapsular, és a dir, unir amb altres parts. Sempre s'havien unit amb soldadures amb base de plom, però són tòxiques i hi ha normes per prohibir-les. I llavors, si se substitueixen aquestes soldadures de plom per un element que és la plata sintetitzada –que són partícules de plata que els hi apliques pressió i temperatura- i fan una capa sòlida, se t'enganxa el xip allà on tu vulguis. Aquestes partícules tenen unes propietats boníssimes, fonen a molt alta temperatura, i la conductivitat tant elèctrica com tèrmica és altíssima. Molt més que la del plom.

Tota aquesta investigació acaba derivant en la recerca d'una vida més sostenible en general?

Sí, perquè els convertidors de potència els pots trobar a tot arreu. Un exemple molt quotidià són els aires condicionats. De fet, els famosos aire condicionats “inverter”, porten un convertidor que ajusta de manera precisa la velocitat dels motors de bombes i ventiladors i fa que el procés sigui molt més sostenible perquè així es regula millor el flux de l'aire i la potència consumida.

Algun altre exemple?

Les cuines d'inducció porten molta electrònica de potència també. El que passa és que sí que és veritat que amb les partícules de plata el que es vol és anar a aplicacions molt més exigents, on hi ha tensions i corrents elevats, per tal de tenir el màxim rendiment.

Quin seria el lloc on hi hauria l'impacte més gran si tot sortís bé?

Jo et diria vehicles elèctrics.

Què seria un èxit?

Fer un demostrador i comparar-lo amb un mòdul comercial i que funcionés millor. El demostrador tindria els elements i les connexions que he estat estudiant, com la plata sinteritzada. A més, també he treballat en un altre canvi, que és posar coure a la part de dalt dels xips, per evitar uns elements que actualment limiten la fiabilitat dels mòduls. Això per mi seria l'èxit de la meva tesi.

A la butxaca ho notaríem?

Sí, jo crec que sí. El projecte SCAPE vol fer els convertidors pels vehicles elèctrics més assequibles.

Hi ha alguna legislació europea o espanyola que t'enviï cap a això que esteu investigant?

Sí, de fet, n’hi ha una que es diu RoHS (sigles en anglès de Directiva de restricció de substàncies perilloses). No sé quants anys fa exactament, però en fa molts que van treure aquesta directiva per treure el plom de la microelectrònica. I va anar desapareixent en molts àmbits, però justament per la connexió dels dispositius en mòduls de potència s’han hagut de fer diverses moratòries perquè no es trobava cap material que pugués substituir les propietats que tenia el plom. Perquè encara que sigui tòxic funcionava molt bé. Finalment s’ha vist que la plata si que pot ser una gran solució. I ara estem en aquesta transició. A més, a nivell nacional i europeu hi ha moltes directrius de transició energètica per augmentar l’electrificació de processos, i la meva feina contribueix en aquestes accions.

On t’agradaria centrar-te els anys vinents?

Encara hi ha moltes coses pel que fa a integrar els dispositius que es poden millorar. Hi ha moltes vies d'investigació diferents. El que estic fent ara m'agrada i hi ha un camí. No s'acaba aquí.