Nuevos materiales para células solares

Cada hora, la Tierra recibe del Sol una cantidad de energía comparable al consumo energético mundial de todo un año. El desarrollo de materiales bidimensionales hará posible el uso de cualquier superficie para absorber esta energía. Desde hace unos años, se estudian unos materiales mucho más finos y ligeros que son capaces de absorber energía solar. Estos son los materiales fotovoltaicos bidimensionales, unos materiales tan finos que su grosor es del orden de un átomo y por tanto, en muchos aspectos se puede considerar que solo tienen dos dimensiones: longitud y anchura. Aunque parezca extraño, estos materiales pueden absorber una cantidad enorme de luz.

Unos científicos que hace poco más de un año presentaron públicamente nuevas tecnologías de energía solar a base de tales materiales bidimensionales han logrado desde entonces varios avances prácticos en su implementación en paneles solares.

Este grupo de científicos, entre quienes figuran Inés Durán y Carlos Bueno-Blanco, ambos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España, está ahora fabricando prototipos de células solares ultrafinas con diversos materiales que favorecen la absorción de energía solar en cualquier superficie.

El grupo de investigación Silicio y Nuevos Conceptos para Células Solares (SyNC) del Instituto de Energía Solar de la UPM ha trabajado en la combinación de materiales bidimensionales para obtener células solares altamente eficientes. Para ello se ha utilizado una técnica llamada hot-pick-up, en la que con una burbuja transparente se seleccionan, recogen y depositan fragmentos de los materiales, formando apilamientos adaptados a las necesidades de la investigación. La versatilidad del proceso ha permitido experimentar con distintos materiales que, combinando las propiedades únicas de cada uno de ellos, permiten una absorción óptima de la energía solar. Mediante esta técnica de fabricación el grupo SyNC ha logrado eficiencias que sitúan a la UPM entre las universidades más punteras en esta tecnología.

Técnica del hot-pick-up: recogida de un cristal (a) y deposición de este (b). (Imagen: UPM)

Vivimos en una sociedad que cada vez consume más energía y vive en ciudades más grandes y densas. Dentro de las energías renovables, la tecnología fotovoltaica actual choca con este crecimiento urbano debido a factores como su peso, su tamaño o su rigidez, que imposibilitan su integración en las ciudades. En este contexto, los investigadores del Instituto de Energía Solar de la UPM están trabajando con nuevas técnicas para adaptar a la escala industrial el proceso de fabricación de células solares mediante el depósito de materiales bidimensionales desde disolución en grandes áreas. Mediante técnicas de pulverización y deposición de estas disoluciones, se podrían adaptar a la escala industrial los procesos de fabricación, reduciendo costes y permitiendo la industrialización de esta revolucionaria tecnología fotovoltaica, tal como plantean los investigadores.

Paralelamente, se ha estudiado el impacto real que tendría la integración de esta tecnología en las ciudades. Simulando los efectos que puede tener el recubrimiento de un rascacielos en Madrid con estos materiales en forma semitransparente, se ha estimado que se puede obtener una generación de hasta un 30% del consumo energético de este edificio mientras se mantiene una luz agradable en las oficinas de su interior. La ligereza, flexibilidad y bajo coste de fabricación de estas células solares las convierte en una de las opciones más prometedoras para lograr ciudades verdes basadas en energías limpias donde cualquier superficie pueda ser una fuente de energía. (Fuente: UPM)