La nueva tecnología que podría revolucionar la energía solar

Mientras los gobiernos de todo el mundo presionan para lograr una transición ecológica, las empresas de todo el mundo están invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo de formas innovadoras de mejorar la producción de energía renovable.

Las nuevas tecnologías están haciendo que los proyectos de energía renovable convencionales, como los parques solares y eólicos, sean mucho más eficientes, ya que las empresas construyen paneles más resistentes y turbinas más grandes. Ahora, un equipo alemán cree haber encontrado un nuevo sistema de captación de luz que podría aumentar enormemente la producción de energía solar.

Los paneles solares convencionales se basan en células solares de silicio que absorben la luz de todo el espectro visible, pero de forma muy débil. Estas células solares deben tener varios micrómetros de espesor para poder absorber suficientes protones para generar electricidad, lo que las hace pesadas, caras y difíciles de colocar en espacios reducidos.

Por el contrario, las células solares de película fina, que están hechas de tintes orgánicos, son más baratas y ligeras (sólo 100 nanómetros de espesor), pero sólo son capaces de absorber una pequeña parte del espectro solar. Los científicos llevan años buscando una solución, con el objetivo de hacer que los paneles solares sean más eficientes y, al mismo tiempo, mantener el peso y el coste a raya.

Ahora, los científicos de la Universidad de Würzburg en Baviera, Alemania, creen que pueden haber descubierto la estructura necesaria para mejorar enormemente la producción de energía solar. Los investigadores publicaron recientemente un estudio en la revista Chem que demuestra el uso de un sistema URPB (por ultravioleta, rojo, púrpura y azul), que se basa en las antenas fotosintéticas de las plantas y las bacterias que son capaces de capturar eficientemente la luz solar. El modelo URPB utiliza cuatro tintes diferentes que se apilan en una configuración precisa que les permite capturar eficientemente la luz en longitudes de onda ultravioleta, visible e infrarroja cercana.

Durante la fase de prueba, el equipo de investigadores logró convertir el 38 por ciento de la luz entrante en energía útil, mientras que los cuatro colorantes por sí solos logran menos del 1% y un máximo del 3%.

Frank Würthner, profesor de química de la JMU,  explicó : “Nuestro sistema tiene una estructura de bandas similar a la de los semiconductores inorgánicos. Esto significa que absorbe la luz de forma pancromática en todo el rango visible y utiliza los altos coeficientes de absorción de los colorantes orgánicos. Como resultado, puede absorber una gran cantidad de energía luminosa en una capa relativamente delgada, similar a los sistemas de recolección de luz naturales”.

El próximo desafío será ampliar el proceso para su uso comercial. Si bien se ha logrado el éxito en el uso de la tecnología para producir energía en un entorno de laboratorio, siempre hay desafíos mayores cuando se trata de poner en uso la nueva tecnología en un entorno del mundo real.

Esta es sólo la última tecnología que se está probando en todo el mundo con el objetivo de mejorar la producción de energía solar. Incentivadas por mayores niveles de financiación pública e incentivos financieros, como exenciones fiscales, e impulsadas por la necesidad de aumentar la capacidad de energía renovable del mundo para reducir el consumo de combustibles fósiles, las empresas de todo el mundo están invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo en el sector de la energía solar.

La producción de energía solar ha avanzado a pasos agigantados en la última década. La eficiencia de los paneles solares ha aumentado de alrededor del 17% en 2012 a entre el 22% y el 29% en la actualidad, mientras que los costos de producción han disminuido y el precio por vatio de los paneles solares ha disminuido de alrededor de 5 dólares en 2000 a menos de 50 centavos en la actualidad.

La energía solar fotovoltaica (FV) es la fuente de energía de más rápido crecimiento a nivel mundial, según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA), habiéndose multiplicado por 26 desde 2010. A fines de 2022, había una  capacidad solar fotovoltaica instalada a nivel mundial de 1.047 GW, con 191 GW agregados solo en 2022.

A principios de este año, investigadores turcos publicaron un estudio que mostraba el potencial de una estructura de célula solar fotovoltaica semiesférica que, según creían, podría absorber hasta un 66 por ciento más de luz que los paneles planos convencionales. El equipo ahora busca producir un prototipo para probar la tecnología, que parecía prometedora en simulaciones por computadora.

También hay optimismo en torno al uso de células solares de perovskita (PSC) gracias a su alto rendimiento y bajos costos de producción. Las PSC han mostrado un gran progreso en los últimos años, con importantes mejoras de eficiencia, desde alrededor del 3% en 2009 a más del 25% en la actualidad. Esto ha animado al Departamento de Energía de los Estados Unidos (DoE) y a otras instituciones públicas y privadas de todo el mundo a realizar grandes inversiones en la mejora de la tecnología de las PSC.

Hasta la fecha, la mayoría de las pruebas de PSC se han realizado en un entorno de laboratorio. Sin embargo, un equipo de investigadores de varios países en los EE. UU., dirigido por la Universidad de Carolina del Norte, está trasladando las pruebas al exterior. El centro Perovskite PV Accelerator for Commercialising Technologies (PACT) del Departamento de Energía de EE. UU. logró utilizar la tecnología en el exterior durante 29 semanas y logró una eficiencia operativa de más del 16 por ciento.

Laura Schelhas, investigadora química del NREL, explicó : «La demostración en el mundo real es un paso fundamental hacia la comercialización y esperamos que, al ofrecer PACT estas capacidades, los investigadores y las empresas puedan aprovechar estos datos para mejorar la confiabilidad».

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Fuente: https://oilprice.com/Alternative-Energy/Solar-Energy/New-Technology-Could-Revolutionize-Solar-Power.html