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May 26, 2023

Los nuevos paneles solares superan el 30 por ciento de eficiencia

Dos ingredientes son mejores que uno cuando se trata de tecnología fotovoltaica. Por Sara Kiley Watson | Publicado el 7 de julio de 2023 3:30 p.m.EDT La capacidad de energía solar fotovoltaica está creciendo rápidamente en los Estados Unidos (y

Dos ingredientes son mejores que uno cuando se trata de tecnología fotovoltaica.

Por Sara Kiley Watson | Publicado el 7 de julio de 2023 3:30 p.m.EDT

La capacidad de energía solar fotovoltaica está creciendo rápidamente en los Estados Unidos (y en otros lugares). Sólo en la última década, el mercado de la energía solar ha crecido un 24 por ciento cada año, según la Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA). En todo Estados Unidos ya hay instalados 149 gigavatios de capacidad solar, que en teoría podrían alimentar a 26 millones de hogares. El futuro también parece brillante, ya que SEIA y Wood Mackenzie predicen que el mercado solar triplicará su tamaño en cinco años, elevando la capacidad a 378 gigavatios en 2028. La energía solar representó 1,2 billones de vatios de electricidad producida en todo el mundo en 2022.

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El desarrollo y la inversión en energía solar son cruciales para construir un futuro más limpio y sostenible, ya que la tecnología permite producir una gran cantidad de energía sin emitir gases de efecto invernadero que dañen el planeta. La tecnología ha avanzado mucho en los últimos años (y ha dado pasos agigantados desde sus primeras etapas en el siglo XIX), pero la eficiencia del panel solar promedio todavía se mantiene en alrededor del 15-20 por ciento en promedio. Eso significa que se pierde entre el 80 y el 85 por ciento de la energía bruta que irradia nuestra estrella favorita. Sin mencionar que las células solares de silicio, que son la tecnología fotovoltaica más común, tienen un límite teórico de alrededor del 29 por ciento de eficiencia.

Los científicos llevan años intentando resolver este problema. Un equipo de NREL creó un panel con una eficiencia del 47 por ciento, pero desafortunadamente, el modelo es demasiado caro para el uso general. Sin embargo, como se describe en dos artículos separados publicados en Science el 6 de julio, dos equipos diferentes de investigadores encontraron una manera de dar a los paneles solares de silicio un impulso muy necesario: la perovskita.

La perovskita es un mineral que tiene la misma estructura cristalina que el óxido de calcio y titanio, pero puede estar formado por varios elementos diferentes para diferentes propósitos, según la Universidad de Washington. También constituyen un semiconductor bastante sólido para paneles solares con una eficiencia récord de laboratorio del 25,2 por ciento.

Los dos equipos combinaron perovskita con silicio para fabricar una célula solar en tándem. Estas tecnologías no son necesariamente nuevas: la primera se desarrolló en 2009 y un equipo de Hong Kong logró aumentar la eficiencia hasta alrededor del 25 por ciento en 2016. Pero ahora los científicos están llegando incluso más alto.

En un estudio, Xin Yu Chin de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne de Suiza y su equipo utilizaron una celda superior de perovskita y una celda inferior de silicio, añadiendo aditivos de ácido fosfónico durante el procesamiento de las células. Su celda alcanzó eficiencias del 31 por ciento.

El otro equipo, dirigido por Silvia Mariotti del Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, utilizó un líquido iónico llamado yoduro de piperazinio para mejorar su célula solar tándem, logrando una tasa de eficiencia de hasta el 32,5 por ciento.

"Superar este umbral proporciona confianza en que se pueden llevar al mercado fotovoltaicas de alto rendimiento y bajo costo", escribieron los investigadores de ciencias de materiales Stefaan de Wolf y Erkan Aydin, que no participaron en la investigación, en un artículo de perspectiva relacionado publicado en Science. .

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La competencia también se está intensificando fuera de Europa: de Wolf, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita, afirma que su equipo logró una eficiencia del 33,7 por ciento en una prueba de celda en tándem aún inédita realizada a principios de este año. LONGi, una empresa china que produce la mayoría de los paneles solares del mundo, anunció el mes pasado el desarrollo de un panel solar tándem con una eficiencia de 33,5.

Por muy emocionante que sea todo esto, todavía es sólo el comienzo. Necesitamos mucha más energía limpia para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mantener el planeta habitable.

"Superar el umbral del 30 por ciento proporciona confianza en que se pueden llevar al mercado sistemas fotovoltaicos de alto rendimiento y bajo costo", dijo De Wolf a The Guardian. "Sin embargo, para evitar los escenarios catastróficos asociados con el calentamiento global, la capacidad total debe aumentar a aproximadamente 75 TW para 2050".

Sara Kiley Watson es editora de noticias en Popular Science, donde ha dirigido la cobertura de sostenibilidad desde 2021. Comenzó su mandato en PopSci como pasante en 2017 antes de unirse al equipo a tiempo completo como asistente editorial en 2019. Comuníquese con el autor aquí.