Científicos construyen un prototipo del panel solar más eficiente del mundo

Células apiladas en el mismo panel solar. /Universidad George Washington

Científicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad George Washington (EE.UU.) han diseñado y construido un prototipo para un nuevo panel solar capaz de capturar casi toda la energía en el espectro solar. El nuevo diseño, publicado en Advanced Energy Materials, convierte la luz solar directa en electricidad con un 44,5% de eficiencia, a través de múltiples células apiladas en un solo dispositivo. Este porcentaje es casi el doble de lo disponible actualmente, por lo que tiene potencial para convertirse en la célula solar más eficiente del mundo.

El funcionamiento es diferente al de los paneles solares a los que estamos acostumbrados. El nuevo dispositivo utiliza paneles fotovoltaicos concentradores (CPV) que emplean lentes para concentrar la luz solar en pequeñas células solares a microescala. Debido a su pequeño tamaño, menos de un milímetro cuadrado, se pueden desarrollar de manera rentable paneles con materiales más sofisticados.

La célula apilada actúa practicamente como un tamiz para la luz solar: cada capa tiene materiales especializados encargados de absorber la energía de un conjunto específico de longitudes de onda. Cuando la luz ha recorrido todos los niveles, casi la mitad de la energía lumínica se ha convertido en electricidad. En comparación, la célula solar más común actualmente es capaz de convertir solo una cuarta parte de la energía que recibe.

Como explican los investigadores, alrededor del 99% de la energía contenida en la luz solar directa que llega a la superficie de la Tierra, se mueve entre longitudes de onda de 250 nm y 2500 nm, pero los materiales convencionales de alta eficiencia no pueden capturar todo este espectro. Aseguran que el nuevo dispositivo es capaz de desbloquear la energía almacenada en los fotones de longitud de onda larga, que se pierden en las células solares convencionales.

Este enfoque tiene dos aspectos novedosos. En primer lugar, utiliza una familia de materiales a base de sustratos de antimonio gálico (GaSb), usadas en aplicaciones para láseres infrarrojos y fotodetectores. Estas nuevas células se combinan con otras de alta eficiencia elaboradas con materiales convencionales y que capturan fotones solares de longitud de onda más corta. Además, el procedimiento de apilamiento utiliza una técnica conocida como transferencia-impresión, que permite el montaje tridimensional de estos diminutos dispositivos con un alto grado de precisión.

Por ahora, esta nueva técnica es muy costosa. Sin embargo, los investigadores consideran que era importante mostrar cuál es el máximo de eficiencia posible. A pesar del coste de los materiales involucrados, la técnica utilizada parece muy prometedora y los autores afirman que una futura reducción en los precios de materiales y tecnología, podría hacer posible que llegara al mercado.

A finales del año pasado, la empresa alemana Sono Motors presentó a Sion, un coche eléctrico con paneles solares fotovoltaicos integrados en su estructura. La energía almacenada por este vehículo permite al auto recorrer 30 kilómetros por día, integrando además el uso de otros dispositivos electrónicos. El vehículo cuenta con paneles solares incrustados en su chasis, que cubren un área de 7,5 m2 del vehículo, y con un sistema de líquenes para proveer de aire limpio a los ocupantes. Sion tendría dos versiones: una que alcanzaría 120 km/h y otra de 250 km/h, y costarían 14 y 18 mil dólares respectivamente. La compañía alemana planea comenzar la producción en serie de vehículos eléctricos entre este año y el próximo.

Beatriz de Vera
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