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La visión de paneles solares instalados en tejados y grandes granjas de energía se ha convertido en algo habitual en muchas regiones del mundo. Incluso en el gris y lluvioso Reino Unido, la energía solar se está convirtiendo en un actor importante en la generación de electricidad.
Este aumento de la energía solar está impulsado por dos acontecimientos clave. En primer lugar, los científicos, ingenieros y profesionales de la industria están aprendiendo a fabricar miles de millones de paneles solares. Cada paso de fabricación se optimiza meticulosamente para producirlos a un precio muy económico. El segundo y más significativo es el incesante aumento de la eficiencia de conversión de energía de los paneles, una medida de cuánta luz solar se puede transformar en electricidad.
Cuanto mayor sea la eficiencia de los paneles solares, más barata será la electricidad. Esto podría hacer que uno se pregunte: ¿Qué tan eficiente podemos esperar que sea la energía solar? ¿Y afectará nuestras facturas de energía?
Los paneles solares disponibles comercialmente hoy en día convierten entre el 20 y el 22 por ciento de la luz solar en energía eléctrica. Sin embargo, una nueva investigación publicada en Nature ha demostrado que los futuros paneles solares podrían alcanzar eficiencias de hasta el 34 por ciento explotando una nueva tecnología llamada células solares en tándem. La investigación demuestra una eficiencia récord en la conversión de energía para células solares en tándem.
¿Qué son las células solares en tándem?
Las células solares tradicionales se fabrican utilizando un único material para absorber la luz solar. Actualmente, casi todos los paneles solares están hechos de silicio, el mismo material que se encuentra en el núcleo de los microchips. Si bien el silicio es un material maduro y fiable, su eficiencia se limita a aproximadamente el 29 por ciento.
Para superar este límite, los científicos han recurrido a células solares en tándem, que apilan dos materiales solares uno encima del otro para capturar más energía del sol.
En el nuevo artículo de Nature, un equipo de investigadores del gigante energético LONGi ha informado sobre una nueva célula solar en tándem que combina materiales de silicio y perovskita. Gracias a su mejor captación de luz solar, el nuevo tándem perovskita-silicio ha alcanzado un récord mundial de eficiencia del 33,89 por ciento.
Los materiales solares de perovskita, descubiertos hace menos de dos décadas, se han convertido en el complemento ideal de la tecnología establecida del silicio. El secreto reside en su capacidad de adaptación a la absorción de la luz. Los materiales de perovskita pueden capturar la luz azul de alta energía de manera más eficiente que el silicio.
De esta forma se evitan pérdidas de energía y se aumenta la eficiencia total del tándem. Otros materiales, llamados semiconductores III-V, también se han utilizado en celdas en tándem y han logrado mayores eficiencias. El problema es que son difíciles de producir y caras, por lo que sólo se pueden fabricar pequeñas células solares en combinación con luz enfocada.
La comunidad científica está dedicando enormes esfuerzos a las células solares de perovskita. Han mantenido un ritmo de desarrollo fenomenal con eficiencias (para una sola celda en el laboratorio) que han aumentado del 14 por ciento al 26 por ciento en sólo 10 años. Estos avances permitieron su integración en células solares en tándem de eficiencia ultraalta, lo que demuestra un camino para escalar la tecnología fotovoltaica a los billones de vatios que el mundo necesita para descarbonizar nuestra producción de energía.
El costo de la electricidad solar
Las nuevas células en tándem, que baten récords, pueden capturar un 60 por ciento adicional de energía solar. Esto significa que se necesitan menos paneles para producir la misma energía, lo que reduce los costos de instalación y el terreno (o área de techo) requerido para los parques solares.
También significa que los operadores de centrales eléctricas generarán energía solar con mayores ganancias. Sin embargo, debido a la forma en que se fijan los precios de la electricidad en el Reino Unido, es posible que los consumidores nunca noten una diferencia en sus facturas de electricidad. La verdadera diferencia surge cuando se consideran las instalaciones solares en tejados, donde el área es limitada y el espacio debe explotarse de manera efectiva.