Los expertos trabajan para mejorar la tasa de conversión de energía de la tecnología solar.
Innovaciones como los paneles que utilizan perovskitas están dando resultados prometedores.
Un informe del Foro Económico Mundial también sugiere que la computación cuántica podría ayudar a diseñar paneles más eficientes.
La tecnología solar ha avanzado mucho desde que el inventor neoyorquino Charles Fritts creó la primera célula solar en 1883.
Su dispositivo no era muy eficiente: solo podía convertir en electricidad una pequeña parte de la luz solar que absorbía, alrededor del 1 % al 2 %. Las células solares actuales, que suelen estar fabricadas a base de silicio, pueden convertir en promedio alrededor del 22 % de la luz solar que absorben en energía. Las células solares más eficientes permiten que cada panel solar genere más electricidad, lo que ahorra materiales y terreno.
La fabricación de células solares de silicio es también un proceso de gran consumo energético. Los expertos advierten que la capacidad de generación de energía renovable debe triplicarse para 2030 para limitar el calentamiento global a 1,5 °C. Se prevé que la energía solar desempeñe un papel importante, por lo que la industria se apresura a aumentar la eficiencia de esta tecnología.
Tecnología de perovskitas
Los avances recientes se han logrado gracias a las perovskitas, una familia de compuestos cristalinos que los científicos consideran una tecnología prometedora para los paneles solares. Esto se debe a que se pueden diseñar para responder a distintos colores del espectro solar, lo que significa que, al combinarse con otro material, como el silicio, pueden generar más energía con el mismo dispositivo.
Más fáciles de fabricar, menos costosas y más flexibles, las perovskitas son objeto de una investigación y una inversión cada vez mayores. Organizaciones de todo el mundo, incluidas las de Alemania, Arabia Saudita y China, trabajan para encontrar variantes que ofrezcan la mayor eficiencia y durabilidad, y el menor costo.
En una investigación publicada recientemente en la revista Nature, LONGi, fabricante de módulos solares con sede en China, describe los avances logrados con su célula solar en tándem de perovskita y silicio, que funciona colocando una célula de perovskita ultrafina sobre la célula de silicio convencional.
Mediante lo que LONGi denomina una «serie de avances tecnológicos», entre ellos un mejor acoplamiento estructural entre las células y la garantía de un transporte eficiente de cargas, la empresa ha logrado «experimentalmente» una eficiencia certificada del 33,9 %. La empresa afirma que se trata de un récord para este tipo de célula y un hito de investigación, ya que supera el límite teórico de las células solares de unión simple.
¿Cómo facilita el Foro Económico Mundial la transición hacia la energía limpia?
El Centro de Energía y Materiales conecta a líderes para comprender las complejas transiciones que están transformando los sistemas de energía, materiales e industria. Ofrece una plataforma para explorar cómo se entrecruzan la seguridad energética, la asequibilidad y la sostenibilidad.
Mediante la colaboración entre cadenas de valor y regiones, el Centro promueve vías compartidas que ayudan a sus socios a ponerse de acuerdo en torno a soluciones prácticas para una transición segura, con bajas emisiones de carbono y equitativa.
Material generador de energía
Estas células que baten récords son diminutas: miden 1 cm² y se fabrican en laboratorios. Sin embargo, los investigadores afirman que tienen un gran potencial y trabajan para trasladar estos niveles de eficiencia a células de tamaño comercial.
Los expertos también ven potencial en otras formas de perovskita. Como se puede formular como una tinta, podría imprimirse en cualquier objeto y también convertirse en hilos para tejer telas, bolsas o materiales de construcción.
Científicos de la Universidad de Oxford han utilizado perovskita para desarrollar un material generador de energía que, según describen, es lo bastante delgado y flexible como para aplicarlo a objetos de uso cotidiano, como teléfonos móviles y automóviles. Se ha certificado de forma independiente que el material alcanza una eficiencia energética superior al 27 %.
A medida que continúa la investigación sobre el futuro de los paneles solares, será necesario abordar desafíos como la sostenibilidad de la extracción y el procesamiento de los minerales necesarios para esta tecnología.
Sin embargo, los expertos de Oxford afirman que este tipo de investigación podría dar lugar, en última instancia, a una nueva industria que fabrique materiales para generar energía solar barata y sostenible utilizando edificios, vehículos y objetos existentes.
IA y tecnología cuántica para optimizar el uso de la energía solar
Otras innovaciones han explorado la integración de la generación solar en nuestros entornos urbanos, incluidas las ventanas solares. Estas ventanas utilizan una tecnología solar transparente que absorbe la luz ultravioleta e infrarroja y la convierte en energía renovable. Podrían transformar los rascacielos en centrales solares y ya se han instalado en edificios, entre otros lugares, de Estados Unidos y Europa.
Los investigadores también trabajan en paneles que resuelvan un problema clave de la energía solar al funcionar en la oscuridad o que utilicen la fricción que produce la lluvia al caer sobre los paneles para generar electricidad. Mientras tanto, se está empleando la IA para optimizar la eficiencia de las plantas solares y se ha señalado que las tecnologías cuánticas, según el informe del Foro Económico Mundial Quantum for Society: Meeting the Ambition of the SDGs, tienen el potencial de impulsar el diseño de células solares.
Independientemente de las innovaciones, los científicos afirman que la energía solar va camino de convertirse en la fuente de energía dominante del mundo antes de 2050. Sin embargo, es fundamental investigar para hacerla más eficiente, asequible y sostenible.
