Cómo superar los límites de los paneles solares
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
Noticias de Tecnología: Viernes 2 de abril de 2010 | 01:48
Los paneles solares fotovoltaicos transforman directamente la energía de la luz (fotones) en electricidad. Actualmente, la eficiencia de dichos paneles todavía se considera muy baja. El promedio ronda en el 18% y los mejores alcanzan el 24%. Esto significa que, en una situación óptima, sólo este porcentaje de la luz que incide en el panel efectivamente se transforma en electricidad.
Los paneles solares fotovoltaicos pueden considerarse en varios aspectos similares a los chips de las computadoras, principalmente por ser fabricados también con materiales semiconductores que utilizan silicio. Si bien se vienen realizando progresos con numerosas tecnologías y una gran parte de los innovadores de Silicon Valley están volcados a estudiar como mejorarlos y reducir su costo de fabricación, éstos siguen siendo actualmente inalcanzables para consumo masivo. Una instalación para una casa norteamericana estándar ronda los 50.000 dólares.
La industria solar está en una etapa de desarrollo equivalente a la etapa informática, cuando abundaban los mainframes y todavía no había aparecido IBM y Steve Jobs con las computadoras personales. La famosa Ley de Moore expresa que aproximadamente cada 18 meses se duplica el número de transistores en un circuito integrado. Esta ley que hace que nuestras nuevas computadoras y teléfonos celulares sean casi obsoletos al par de meses de comprarlos se viene cumpliendo prácticamente año a año desde que Gordon Moore de Intel la afirmó en 1965.
Curva comparando la realidad con la Ley de Moore Foto: Gentileza José Maria Silveira Neto
Aunque la brecha digital es gigantesca, se puede decir que se cumplió de manera asombrosa el concepto que soñó Bill Gates hace años: una computadora por hogar. Sin duda si la ley de Moore se aplica también a las tecnologías relacionadas con el medio ambiente vendrán años con innovaciones asombrosas.
Hace unas semanas, un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de California, Caltech, liderado por Harry Atwater, creó unas celdas solares flexibles altamente absorbentes basadas en matrices de alambres de silicio.
Utilizando alambres largos y ultra-delgados de silicio incrustados en un sustrato de polímero, un equipo de científicos de Caltech creó un nuevo tipo de celda solar flexible que favorece la absorción de luz solar. Convierte de forma mucho más eficiente sus fotones en electrones y lo logra utilizando sólo una fracción de los materiales semiconductores caros requeridos por las celdas solares convencionales.
Una foto de una matriz de nano-alambres
Foto: Gentileza Caltech
Las matrices de alambre de silicio absorben hasta el 96% de la luz solar incidente en una única longitud de onda y el 85% de la luz solar total. Técnicamente, los alambres tienen una eficiencia cuántica interna casi perfecta. Materiales como la pintura negra tienen un enorme grado de absorción pero no realiza ningún tipo de conversión de energía. Las matrices de alambre de silicio en cambio tienen altísimos niveles tanto de absorción como de conversión. El secreto del éxito de estas celdas son estos nano-alambres que de manera independiente representan una celda solar altamente eficiente. Pero cuando además se unen en grandes cantidades, son todavía más efectivos dado que interactúan entre ellos incrementando la absorción de luz. Cuando la luz llega a cada alambre, parte es absorbida y parte es dispersada. La suma de dispersiones colectivas entre los alambres da a lugar a una celda sumamente absorbente. Cada alambre mide entre 30 y 100 micrones (10^-6 metros) de largo y 1 micrón de diámetro. El espesor total de la matriz mide solamente el espesor de dos alambres, pero en términos de área o volumen, solo 2 por ciento está hecho de silicio y el restante 98 por ciento de polímero.
Esquema de los componentes de una celda de nano-alambres
Foto: Gentileza Caltech
Las ventajas están a la vista, dado que al requerir tan solo 2 por ciento de silicio se logra una gran reducción de costos. A su vez, el porcentaje restante de polímero le da total flexibilidad a los paneles lo que habilita poder ubicarlos sobre superficies diversas.
Si bien será clave lograr enormes avances en almacenamiento de la energía para aprovechar las energías renovables en todo momento y no solo cuando brille el sol o sople el viento, avances como este disminuirán cada vez más rápido nuestra dependencia actual a las energías contaminantes que dominan las matrices energéticas de casi todos los países.
Rodrigo Herrera Vegas es co-fundador de sustentator.org
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Por Rodrigo Herrera Vegas
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