En años recientes ha habido un gran avance del mundo hacia las energías renovables, con el objetivo de reducir las emisiones de micropartículas procedentes de la quema de combustibles fósiles, que está detrás de alrededor de 4.5 millones de muertes anuales en todo el mundo y genera unas pérdidas económicas estimadas en 2.9 billones de dólares, lo que equivale a aproximadamente un 3.3% del PIB mundial. Los sectores del transporte y la generación de energía eléctrica son los principales causantes de la contaminación atmosférica.
La investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías para la generación de energía eléctrica derivada de energía solar ha presentado varias novedades, particularmente durante este 2021.
Aquí algunos ejemplos:
En febrero, un equipo de investigadores de la Universidad de Bristol en el Reino Unido, ha recibido una importante financiación de una agencia gubernamental británica para revolucionar la fabricación y la instalación de dispositivos fotovoltaicos, a fin de aumentar enormemente la producción de energía solar. La meta final es lograr ciudades en las que los edificios tengan paneles solares integrados en la fachada, el tejado y las ventanas, permitiendo que las zonas urbanas generen su propia energía limpia y renovable.
David Fermin, de la Universidad de Bristol y miembro del grupo que trabaja en el proyecto, explica: "Si queremos alcanzar el objetivo de reducir a cero las emisiones contaminantes netas para el año 2050, necesitamos tecnología que pueda cubrir nuestra creciente demanda de electricidad. En consecuencia, necesitamos desplegar sistemas de generación eléctrica bajos en emisiones de carbono en todos los sectores de la economía. De todas las tecnologías de energías renovables, la solar es la única con capacidad para integrarse en las ciudades y en las zonas de alta población".
El equipo de Fermin investigará los mejores modos de reducir costes en la fabricación de paneles solares y de encontrar materiales que sustituyan a los caros y/o contaminantes que se emplean hoy en día en los paneles solares. Actualmente planean utilizar células solares de película fina.
Fabricar células solares de película fina con procesos de bajo coste tiene el potencial de reducir significativamente para el usuario final el coste de la electricidad producida a partir de dispositivos fotovoltaicos.
Además, es posible fabricar los dispositivos fotovoltaicos de película fina flexibles, semitransparentes (lo que permite instalarlos incluso en ventanas permitiendo que aún entre luz a través de ellas) y adaptarlos a una amplia gama de sistemas e infraestructuras. Por todo eso existe un gran interés en instalarlos a gran escala.
Otro ejemplo: Las células solares de perovskita destacan por ser fabricables a bajo costo. Una de las clases más prometedoras de células solares de perovskita es la de haluro de plomo, ya que puede convertir la luz solar en electricidad con la misma eficacia que las células solares de silicio comerciales actuales y tiene el potencial de ser mucho más barata y fácil de fabricar. El problema que esta perovskita ha venido afrontando es que se descompone a temperatura ambiente.
También en febrero, un equipo de científicos de la Universidad de Stanford en Estados Unidos y el Laboratorio del Acelerador Nacional estadounidense SLAC, han encontrado una solución innovadora para resolver ese problema: someter el material a una presión y temperatura muy elevadas en una celda de yunque de diamante. Este tratamiento fuerza su estructura atómica a adoptar una configuración que es eficiente para aplicaciones de energía solar. La configuración así adoptada es estable y se conserva incluso a temperatura ambiente y con un nivel de humedad relativamente alto.
En marzo, el equipo internacional de Wanyi Nie, del Centro de Nanotecnologías Integradas en el Laboratorio nacional Estadounidense de Los Alamos han desarrollado un nuevo proceso más sencillo y eficaz para fabricar células solares de perovskita estables, con lo que se supera el principal obstáculo para la producción y comercialización a gran escala de
esta prometedora tecnología.
El equipo de Nie ha inventado un método de recubrimiento en un solo paso utilizando sulfolano, un disolvente líquido. El nuevo proceso permitió al equipo producir dispositivos fotovoltaicos de alto rendimiento y gran superficie recolectora que son muy eficientes en la generación de electricidad a partir de la luz solar. Estas células solares de perovskita también tienen una larga vida útil.
El método del sulfolano puede adaptarse fácilmente a las técnicas de fabricación industrial existentes, lo que contribuye a allanar el camino hacia la comercialización a gran escala.
En enero, el equipo internacional de Qinye Bao, de la Universidad Pedagógica del Este de China, se propuso encontrar un aditivo natural y barato para superar la limitación de recombinación no radiativa de los semiconductores de perovskita de haluro metálico, un proceso indeseable que reduce su eficiencia.
Teniendo en cuenta las propiedades eléctricas, químicas, ópticas y de estabilidad de la capsaicina, Bao y sus colegas creyeron que sería un candidato prometedor. La capsaicina es la sustancia química que hace picantes a los chiles. En las pruebas, la adición dio lugar a células solares de perovskita MAPbI3 policristalina con el transporte de carga más eficiente hasta la fecha.
La carrera ha comenzado: Ya sea con células solares de perovskita o de película fina los costos de generación de energía eléctrica derivada de la energía solar fotovoltaica se verán reducidos drásticamente, brindando la oportunidad de extender su uso, con los consecuentes beneficios para el ambiente y la salud de los seres vivos.
Fuentes: Xataka, Residuos profesional, Noticias de la ciencia,
