El revolucionario material que dispara el rendimiento de las placas solares un 190% sin cambiar la instalación

Las placas solares y su eficiencia en la generación de electricidad sostenible

Las placas solares se han convertido en una solución muy popular para generar electricidad limpia y sostenible en España. Sin embargo, para aprovechar al máximo la energía solar, es necesario mejorar la eficiencia de los paneles fotovoltaicos. Algo que lo que diversos investigadores llevan tiempo trabajando, con nuevas tecnologías que logran aumentar esta característica, como un invento que dispara la productividad un 15% u otro que lo hace en un 20%; mientras que ahora un nuevo grupo de científicos ha ido un poco más allá creando un material cuántico que aumenta el rendimiento un 190% y sin cambiar la instalación.

Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionado: Energía asequible y no contaminante (ODS 7)

Unos investigadores de la Universidad de Lehigh, situada en Bethlehem (Pensilvania, Estados Unidos), han desarrollado un nuevo material que tiene el potencial de aumentar drásticamente la eficiencia de las placas solares. Un elemento cuántico que hará que la próxima generación de paneles fotovoltaicos sean más eficaces. En ese sentido, el equipo de científicos ha presentado un prototipo que utiliza este nuevo elemento como capa activa en una célula solar; que ha mostrado una absorción fotovoltaica del 80% y una eficiencia cuántica externa (EQE, por sus siglas en inglés) de hasta el 190%.

Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionado: Acción por el clima (ODS 13)

Cabe señalar que la EQE es la relación entre el número de electrones recogidos por la célula solar y el número de fotones que la alcanzan; por lo que describe lo bien que una celda fotovoltaica convierte los fotones en corriente eléctrica. Por ese motivo este revolucionario avance supera el límite teórico establecido por la eficiencia Shockley-Queisser -que fue fijado en 1961 en un 33,7%- para células fotovoltaicas tradicionales basadas en silicio. En comparación con este nuevo invento, las celdas solares convencionales tienen una EQE máxima del 100%.

“Este trabajo representa un importante salto adelante en nuestra comprensión y desarrollo de soluciones energéticas sostenibles. Destaca enfoques innovadores que podrían redefinir la eficiencia y la accesibilidad de la energía solar en un futuro próximo“, ha señalado en un comunicado Chinedu Ekuma, autor del trabajo de investigación; que se ha publicado en la revista científica Science Advances,.

Paneles más eficientes

La investigación muestra que la notable mejora de la eficiencia del material se reduce a una característica única denominada “estados de banda intermedia”; que se refiere” a los niveles de energía específicos dentro de la estructura electrónica del material, que están situados en una posición ideal para convertir la luz en energía“. En el caso de este nuevo elemento cuántico desarrollado por la Universidad de Lehigh, estos estados “tienen niveles de energía dentro de los intervalos de subbanda óptimos, rangos de energía en los que el material puede absorber eficazmente la luz solar y producir portadores de carga”.

Unos estados que pueden capturar la energía fotónica que pierden las células fotovoltaicas tradicionales. En las células solares tradicionales, la eficiencia cuántica externa máxima es del 100%, lo que representa la generación y recolección de un electrón por cada fotón absorbido de la luz solar. Y, a pesar de esta cifra, dichas placas suelen perder energía fotónica por reflexión y la producción de calor.

El equipo de investigadores ha aprovechado los “huecos de van der Waals”, que son unos espacios atómicamente pequeños entre materiales bidimensionales en capas, para desarrollar su revolucionario elemento cuántico. Unas brechas que pueden confinar moléculas o iones, y que los científicos de materiales utilizan habitualmente para insertar o intercalar otros elementos para ajustar las propiedades de un elemento.

Para crear su invento, los investigadores de la Universidad de Lehigh apostaron por introducir átomos de cobre cerovalente entre las capas de un material bidimensional hecho de seleniuro de germanio (GeSe) y sulfuro de estaño (SnS). Es decir, los científicos se imaginaron dos finas láminas bidimensionales de un material con pequeños agujeros o brechas denominadas “huecos de van der Waals”.

Y para hacerlas más eficientes, los científicos insertaron los átomos de un cobre cerovalente en dichos huecos, aumentando así la ef

1. Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionados

• Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura
• Objetivo 13: Acción por el clima

2. Metas específicas de los ODS identificadas

• Objetivo 7.2: Aumentar la eficiencia energética y promover el uso de fuentes de energía renovable.
• Objetivo 9.4: Mejorar la infraestructura tecnológica para aumentar la eficiencia energética.
• Objetivo 13.2: Integrar medidas de mitigación y adaptación al cambio climático en las políticas y estrategias nacionales.

3. Indicadores de los ODS relevantes mencionados en el artículo

• Indicador del Objetivo 7.2: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía.
• Indicador del Objetivo 9.4: Inversión en investigación y desarrollo de tecnología energética.
• Indicador del Objetivo 13.2: Número de países que han integrado medidas de mitigación y adaptación al cambio climático en sus políticas, estrategias y planes.

Tabla de ODS, metas e indicadores

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Fuente: elespanol.com

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