Usar polvo lunar para fabricar células solares

Los paneles solares utilizados fuera de la Tierra tienen hoy en día eficiencias muy altas, de más del 30%, pero son bastante pesados. Esto último complicará su envío en grandes cantidades a la superficie de la Luna en el marco de la futura construcción de bases lunares.

Unos científicos investigan una alternativa al envío de paneles solares desde la Tierra. Concretamente, estudian la fabricación de paneles solares en la Luna, a partir de materias primas predominantemente lunares. Su objetivo es sustituir el vidrio fabricado en la Tierra por vidrio fabricado a partir del regolito lunar, los restos pétreos sueltos de la superficie de la Luna. Bastaría este cambio para reducir en un 99,4% el peso del material para paneles solares enviado desde la superficie de la Tierra a la de la Luna. Con el consiguiente recorte de aproximadamente un 99% en los costes de transporte de tales materiales, resultarían un poco más viables los asentamientos lunares a largo plazo.

Esta línea de investigación ya ha comenzado a dar resultados, como se aprecia en el estudio recientemente concluido por el equipo, que incluye, entre otros, a Felix Lang, Julián Mauricio Cuervo-Ortiz y Sercan Özen, los tres de la Universidad de Potsdam en Alemania.

El equipo fundió una sustancia diseñada para simular el polvo lunar, obteniendo de ella un vidrio del mismo tipo que el que se podría fabricar con polvo lunar. Empleó este vidrio para fabricar paneles solares, a los que dotó con una estructura fotovoltaica activa de tipo perovskita. Teniendo en cuenta el rendimiento de estos paneles solares, y el ahorro de peso enviado desde la Tierra, los cálculos indican que, con la estrategia de emplear vidrio lunar, con cada gramo de material para paneles solares enviado a la Luna desde la Tierra, se obtendría hasta 100 veces más energía que mediante la estrategia de enviar de la Tierra a la Luna los paneles ya hechos.

“Si se reduce el peso en un 99%, no hacen falta células solares ultraeficientes al 30%, basta con fabricar más en la Luna”, argumenta Lang. “Además, nuestras células solares son más estables frente a la radiación, mientras que las otras se degradarían en poco tiempo”.

Cuando el equipo sometió las células solares a radiación espacial, las versiones de vidrio lunar superaron en resistencia a las fabricadas en la Tierra. En el espacio, el vidrio normal se oscurece con el paso del tiempo, lo que bloque cada vez más luz solar y reduce por tanto la eficiencia de las células solares. En cambio, el vidrio lunar tiene un tinte marrón natural debido a las impurezas del polvo lunar, que estabiliza el vidrio, impide que se oscurezca más y hace que las células solares sean más resistentes a la radiación.

Recreación artística de uso en la superficie lunar de paneles solares hechos allí mismo, con casi todo el material necesario tomado de fuentes autóctonas. (Imagen: Sercan Özen. CC BY-SA)

El equipo descubrió que fabricar vidrio lunar es sorprendentemente sencillo. No requiere una purificación compleja y la luz solar concentrada puede proporcionar por sí sola las altas temperaturas necesarias para fundir el regolito lunar en vidrio. Ajustando el grosor del vidrio lunar y la composición de la célula solar, el equipo consiguió una eficiencia del 10%. Con un vidrio lunar más claro que deje pasar más luz, creen que podrían alcanzar el 23%.

Sin embargo, la Luna plantea retos que la Tierra no tiene. La menor gravedad podría cambiar la forma del vidrio lunar. Los disolventes utilizados actualmente para procesar la perovskita no funcionarían en el vacío de la Luna. Los cambios bruscos de temperatura que son típicos en la Luna podrían poner en peligro la estabilidad de los materiales. Para averiguar si sus células solares de polvo lunar son realmente viables, el equipo espera realizar un experimento a pequeña escala en la Luna para probarlas en condiciones lunares reales.

Lang y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus últimos resultados sobre fabricación lunar de paneles solares en la revista académica Device, bajo el título “Moon Photovoltaics utilizing Lunar Regolith and Halide Perovskites”. (Fuente: NCYT de Amazings)