Paneles más eficientes: crean nuevas células solares diez veces más potentes para satélites

Nuevas células solares, capaces de generar diez veces más potencia para los satélites espaciales que las convencionales, han sido probadas por primera vez en el espacio.

Se trata de células híbridas orgánicas y de perovskita, capaces de multiplicar por diez los hasta tres vatios de electricidad por gramo que producen las actuales células convencionales de alto rendimiento que producen energía para los satélites. Han sido desarrolladas por un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR).

La perovskitay las células solares orgánicas son opciones prometedoras para las futuras generaciones de células solares. En los últimos años, su eficiencia ha alcanzado rápidamente la de las células convencionales basadas en silicio.

"Las mejores células solares de perovskita alcanzan actualmente niveles de eficiencia del 25 por ciento", dice Peter Müller-Buschbaum, profesor de materiales funcionales en el Departamento de Física de TUM. "Estas delgadas células solares, de menos de un micrómetro de espesor, aplicadas a láminas sintéticas flexibles y ultrafinas, son extremadamente ligeras. Por lo tanto, pueden producir casi 30 vatios por gramo".

Esto solo es posible gracias a una ventaja decisiva de las nuevas células solares: la producción de células solares de silicio requiere temperaturas muy altas y procesos elaborados. Las células de perovskita y los semiconductores orgánicos, por otro lado, se pueden fabricar a temperatura ambiente a partir de una solución.

"Estas soluciones orgánicas son muy fáciles de procesar", explica el autor principal, Lennart Reb. "Por lo tanto, las tecnologías abren nuevos campos de aplicación en los que las células solares convencionales eran simplemente demasiado difíciles de manejar o demasiado pesadas, y eso también se aplica mucho más allá del sector aeroespacial".

Dos tipos diferentes de células solares orgánicas y de perovskita se probaron en el espacio por primera vez en un vuelo de investigación como parte del programa MAPHEUS 8 en el European Space and Sounding Rocket Range en Kiruna, Suecia. El cohete alcanzó una altura de casi 240 kilómetros.

"Nuestro programa MAPHEUS nos permite implementar rápidamente experimentos en un entorno de microgravedad, lo que ofrece resultados de investigación interesantes", dice Andreas Meyer, coautor y director del Instituto DLR de Física de Materiales en el Espacio. "Esta vez fue particularmente rápido: nos tomó menos de un año avanzar desde la idea inicial hasta el vuelo inaugural de las células solares como parte del programa MAPHEUS 8".

"Las mediciones eléctricas durante el vuelo y la evaluación después de la recuperación del cohete mostraron que las células solares orgánicas y de perovskita pueden alcanzar su potencial en términos de rendimiento esperado en la altura de la órbita", informa Müller-Buschbaum. "Nuestras mediciones son, por tanto, de gran valor científico".

Las células solares también generaron energía eléctrica bajo la incidencia difusa de la luz. "Las células que se alejaron de la luz del sol, que recibió solo una escasa iluminación exclusivamente de la Tierra durante el vuelo, aún suministraban electricidad", dice Reb.

Debido a que son mucho más delgadas, las nuevas células solares también podrían usarse con una luz mucho más tenue, por ejemplo, en misiones al Sistema Solar exterior donde la radiación solar es demasiado débil para las células solares espaciales convencionales.