Informe sobre Innovación en Células Solares Ultrafinas y su Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

Un avance significativo en el campo de la energía fotovoltaica, liderado por el Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) en colaboración con otras instituciones, presenta una solución innovadora para mejorar la eficiencia de las células solares ultrafinas. Esta investigación se alinea directamente con la consecución de múltiples Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), especialmente el ODS 7 (Energía Asequible y No Contaminante) y el ODS 9 (Industria, Innovación e Infraestructura).

Contexto del Desafío Tecnológico y Sostenible

Las células solares ultrafinas representan una vía prometedora hacia la producción de energía limpia y versátil. Sin embargo, su principal limitación ha sido la pérdida de rendimiento debido a la incapacidad de las capas absorbentes delgadas para capturar suficiente luz, un obstáculo para su implementación a gran escala y para el cumplimiento del ODS 12 (Producción y Consumo Responsables), que promueve la eficiencia de los recursos.

• Uso de material: Requieren una cantidad considerablemente menor de material.
• Flexibilidad: Pueden aplicarse sobre superficies curvas o flexibles.
• Problema de rendimiento: La delgadez de la capa absorbente provoca una captura de luz insuficiente y fugas de energía.

Desarrollo de una Solución Nanoestructurada

Para superar estas limitaciones, el equipo de investigación ha desarrollado un “espejo” nanoestructurado que funciona como un contacto trasero reflectante. Esta arquitectura avanzada es fundamental para maximizar la eficiencia energética y avanzar hacia las metas del ODS 7.

1. Composición: Se incorpora una capa ultrafina de oro estampada.
2. Encapsulación: La capa de oro se encapsula con óxido de aluminio.
3. Función: El contacto trasero refleja la luz de vuelta hacia la célula solar y mitiga las pérdidas de energía en la interfaz, mejorando la absorción lumínica.

Innovación en el Proceso de Fabricación

El método de fabricación es tan innovador como el diseño mismo, lo que refuerza el compromiso con el ODS 9. Se utilizó litografía de nanoimpresión en un solo paso, un proceso que contrasta con las técnicas de nanofabricación de múltiples pasos, tradicionalmente más costosas y complejas. Esta optimización del proceso es clave para una producción más sostenible y económicamente viable.

Resultados y Validación Experimental

La nueva arquitectura fue probada en células solares ultrafinas de tipo ACIGS ((Ag,Cu)(In,Ga)Se₂), demostrando una mejora notable en la eficiencia de conversión de energía. Un hallazgo clave fue la eficacia del método a una temperatura de fabricación reducida de 450 °C.

• Mejora de la eficiencia: Se logró un aumento en la conversión de energía gracias a una mejor absorción de la luz.
• Estabilidad del proceso: La baja temperatura de fabricación mantuvo la integridad de la arquitectura, evitando problemas de difusión asociados al oro.
• Compatibilidad: El proceso es compatible con sustratos flexibles, abriendo nuevas aplicaciones para la energía solar ligera y versátil.

Impacto Directo en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

Este proyecto no solo representa un avance tecnológico, sino que también ofrece contribuciones medibles a la agenda global de sostenibilidad.

ODS 7: Energía Asequible y No Contaminante

La tecnología mejora la viabilidad de una fuente de energía limpia, haciéndola más eficiente y adaptable a diversas aplicaciones, desde la arquitectura hasta dispositivos portátiles.

ODS 9: Industria, Innovación e Infraestructura

El desarrollo de un proceso de fabricación simplificado y de bajo coste fomenta una industria de energías renovables más competitiva y resiliente, promoviendo la innovación tecnológica.

ODS 12: Producción y Consumo Responsables

Al permitir la creación de células solares eficientes con mucho menos material, esta innovación promueve un modelo de producción que minimiza el uso de recursos y el desperdicio.

ODS 13: Acción por el Clima

Al potenciar la eficiencia y aplicabilidad de la energía solar, este desarrollo contribuye directamente a la transición energética global y a la mitigación de los efectos del cambio climático.

Análisis de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en el Artículo

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante

  Este es el objetivo más directamente relacionado. El artículo se centra en una innovación tecnológica para mejorar la eficiencia y la viabilidad de las células solares, una fuente de energía limpia y renovable. Al desarrollar células solares más eficientes, que utilizan menos material y son más baratas de fabricar, se contribuye directamente a hacer la energía solar más accesible y competitiva.

• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura

  El artículo describe una investigación y un desarrollo tecnológico llevados a cabo por instituciones como el INL y la Universidad de Uppsala. La creación de un “espejo nanoestructurado” y un nuevo método de fabricación (“litografía de nanoimpresión en un solo paso”) representan un avance significativo en la innovación. Esto fomenta una industria más sostenible y tecnológicamente avanzada en el sector de las energías renovables.

• ODS 12: Producción y consumo responsables

  El texto destaca que “las células solares ultrafinas utilizan mucho menos material”. Este enfoque en la eficiencia de los recursos es un pilar del ODS 12, que busca lograr una gestión sostenible y un uso eficiente de los recursos naturales. La innovación promueve un patrón de producción más sostenible en la industria fotovoltaica.

• ODS 13: Acción por el clima

  Aunque no se menciona explícitamente, la mejora de la tecnología de energía solar es una herramienta fundamental para la mitigación del cambio climático. Al aumentar la eficiencia y reducir el costo de la energía solar, se facilita la transición desde los combustibles fósiles hacia fuentes de energía limpias, contribuyendo así a la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

1. Meta 7.2: “De aquí a 2030, aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas”. La investigación descrita en el artículo, al mejorar la “eficiencia de conversión de energía” de las células solares, contribuye directamente a hacer la energía solar una opción más viable y eficiente, lo que facilita su adopción y aumenta su participación en la matriz energética global.
2. Meta 7.a: “De aquí a 2030, aumentar la cooperación internacional para facilitar el acceso a la investigación y la tecnología relativas a la energía limpia…”. El artículo ejemplifica esta meta al destacar la colaboración entre el Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL) y la Universidad de Uppsala (Suecia) para desarrollar esta nueva tecnología.
3. Meta 9.5: “Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países… fomentando la innovación”. El proyecto es un claro ejemplo de investigación científica aplicada que mejora la capacidad tecnológica en el sector de la energía solar. La innovación en el proceso de fabricación (“litografía de nanoimpresión en un solo paso”) es un resultado directo de este esfuerzo.
4. Meta 12.2: “De aquí a 2030, lograr la gestión sostenible y el uso eficiente de los recursos naturales”. El desarrollo de células solares que “utilizan mucho menos material” aborda directamente esta meta al reducir la cantidad de recursos necesarios para producir la misma o mayor cantidad de energía.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

El artículo no menciona indicadores numéricos oficiales de los ODS, pero sí contiene información que se relaciona implícitamente con la forma en que se mide el progreso:

• Indicador 7.2.1 (Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía): El progreso hacia este indicador se ve impulsado por avances como el descrito. La “mejora de la eficiencia de conversión de energía” es una métrica técnica clave que, al ser implementada a gran escala, contribuiría a aumentar la proporción de energía renovable.
• Indicador 9.5.2 (Número de investigadores por cada millón de habitantes): La existencia de un “equipo de investigación del Laboratorio Ibérico Internacional de Nanotecnología (INL), en colaboración con otras instituciones de investigación” es una manifestación cualitativa de la actividad medida por este indicador. El artículo es el resultado del trabajo de estos investigadores.
• Eficiencia de los recursos (Relacionado con la Meta 12.2): Aunque no es un indicador oficial de los ODS, la afirmación de que las células “utilizan mucho menos material” es una métrica directa de la eficiencia en el uso de recursos, un principio central para medir el progreso hacia la producción sostenible.

4. Tabla resumen del análisis

Fuente: smartgridsinfo.es