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Más allá de los límites de eficiencia en paneles solares
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Un panel solar fotovoltaico genera electricidad valiéndose de la luz solar. Utiliza celdas solares fabricadas con un material semiconductor que, al recibir los fotones de la radiación solar, es excitado liberando electrones, los que a su vez son captados para producir electricidad. Esto parece sencillo, pero hoy la mayoría de los paneles solares apenas llegan a un 15 por ciento de eficiencia, en convertir cada fotón en un electrón capturado.
Dependiendo de los compuestos utilizados en la fabricación de la celda solar, se ha conseguido en laboratorio, llegar a una eficiencia de un 43 por ciento. Pero un equipo de investigadores estadounidenses ha diseñado un panel solar que puede producir más electrones que fotones y que podría llegar a ser un 30 por ciento más eficiente de lo que es actualmente posible.
Los investigadores del Laboratorio de Energía Renovable del Departamento de Energía de Estados Unidos, han reportado en la revista Science la primera celda solar que logra 114 por ciento de eficiencia cuántica externa. La eficiencia cuántica se refiere al porcentaje de fotones que son convertidos a corriente eléctrica, que no es lo mismo que la eficiencia general del panel solar, ya que se trata sólo de una parte de la ecuación, si bien una parte muy importante.
La eficiencia cuántica externa se mide en los diferentes espectros de la luz, en este caso han medido el de la región de alta energía del espectro solar. Hasta la fecha ningún panel solar había logrado más del 20 por ciento y menos todavía superar el 100 por ciento. Según los autores, con la tecnología desarrollada, se podrá conseguir una eficiencia de conversión general un 30 por ciento mayor que la más alta de la actualidad, es decir, casi un 70 por ciento de eficiencia, que es muchísimo, si comparamos con el típico panel solar que ronda el 15 por ciento.
La forma en que los investigadores estadounidenses han logrado semejante avance es utilizando la tecnología conocida como MEG (Multiple Exiton Generation) que permite que un fotón absorbido de alta energía pueda producir más de un hueco de electrón. Esto último es la evidencia de que el electrón se ha movido y que generará una carga eléctrica que podrá ser convertida en corriente eléctrica.
También se valen de los llamados puntos cuánticos, que son estructuras a nivel nanométrico, que permiten utilizar cristales semiconductores pero de volúmenes diminutos. El beneficio es que cuando una carga eléctrica llega a ese espacio, se mantiene eléctrica en vez de volverse calor y perderse. Esto, potenciado con la posibilidad de que un mismo fotón pueda generar más de un electrón móvil, es el camino para superar la barrera del 100 por ciento de eficiencia.
Según los científicos, un panel solar con esta tecnología podría, tranquilamente, lograr una eficiencia general por encima de la que es posible en los paneles solares que se comercializan hoy en día. Pero, llevará tiempo y mucha más investigación, ya que por ahora se trata de pruebas de laboratorio, con luz artificial y no luz solar directa.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.com
