En los últimos años, hemos escuchado hablar mucho sobre los avances en la tecnología de paneles solares y cómo estos prometen revolucionar el entorno. Sin embargo, tener en cuenta que no todas las noticias y avances son igualmente significativos. Algunos podrían estar a varios años de ser viables, mientras que otros podrían no llegar a concretarse nunca.
La realidad es que ya contamos con tecnología solar increíblemente eficiente que está transformando la forma en que generamos y utilizamos electricidad. De hecho, la Agencia Internacional de Energía declaró que la energía solar es la fuente de electricidad más barata de la historia, y eso fue en el año 2020.
En pocas palabras, ya tenemos lo que necesitamos para lograr un futuro 100% renovable. Solo necesitamos implementarlo en gran escala, como menciona Jigar Shah. Sin embargo, esto no significa que no haya avances que puedan mejorar y complementar nuestras tecnologías actuales. A continuación, analizaremos algunos de los avances más recientes, por qué son importantes y cuánto tiempo tomará para que tengan un impacto en el entorno.
Por qué algunos avances son relevantes y otros no
Los avances tecnológicos que realmente importan comparten algunas características comunes:
- Mejoran una tecnología probada de manera realista.
- Son comercialmente viables o tienen un camino hacia la viabilidad.
Existen varias formas en las que podemos mejorar la tecnología solar actual:
- Aumentar la eficiencia.
- Mejorar la disponibilidad de materiales y reducir la toxicidad.
- Reducir la dificultad y/o el costo de fabricación.
- Mejorar la vida útil.
- Explorar nuevos usos de la tecnología.
Los avances que veremos a continuación mejoran la tecnología existente en una o más de estas áreas. Además, todos están en uso o están casi listos para utilizarse en la actualidad.
Células solares de heterounión de silicio y células solares en tándem
Las células solares de heterounión de silicio (SHJs, por sus siglas en inglés) no son tecnología nueva. De hecho, se inventaron por primera vez en los años 70 y se han utilizado en paneles solares comerciales durante décadas. Sin embargo, comprenderlas es vital para entender cómo se mejorarán los paneles fotovoltaicos en los próximos años.
Las células de heterounión se componen de varias capas de materiales semiconductores que generan electricidad a partir de diferentes rangos de longitudes de onda de la luz. Esto las hace más eficientes que las células solares de silicio tradicionales, que solo tienen una capa de material semiconductor.
Hasta ahora, las células de heterounión han sido más difíciles de fabricar que las células solares de silicio convencionales. Sin embargo, los avances en los materiales están haciendo que sea más económico para los fabricantes adoptar este proceso. Uno de esos avances es la célula solar en tándem, que apila capas adicionales de materiales ultradelgados para crear una célula aún más eficiente.
Para fabricar células solares en tándem, los investigadores solares necesitan buscar nuevos materiales que puedan exhibir las propiedades necesarias. Algunos de estos materiales incluyen perovskitas y puntos cuánticos, que analizaremos a continuación.
Perovskitas
Las perovskitas son un tipo de materiales que fueron descubiertos por primera vez en Rusia en 183Tienen una estructura cristalina distintiva y pueden formarse cuando diferentes elementos se combinan para formar moléculas. Muchas perovskitas son semiconductores.
Las perovskitas son especialmente interesantes para los investigadores solares por tres razones principales:
- Son relativamente fáciles de fabricar sin necesidad de procesos de alta temperatura especiales.
- Se pueden depositar en superficies de manera sencilla mediante líquidos o vapor.
- Se pueden ajustar para producir electricidad a partir de diferentes longitudes de onda de luz, lo que les permite capturar fotones que las células de silicio no pueden.
Sin embargo, las perovskitas son difíciles de mantener funcionando durante décadas, ya que se descomponen cuando están expuestas al oxígeno y la humedad. Aunque se han logrado avances en los últimos años para mejorar la estabilidad de las células solares de perovskita, aún estamos a uno o dos años de tener productos comerciales disponibles en el mercado.
Las primeras aplicaciones de las perovskitas serán en células solares de heterounión y en células solares en tándem, donde las capas delgadas de perovskita absorberán fotones de ciertas longitudes de onda de luz, mientras que las capas de silicio absorberán otras longitudes de onda.
En el futuro, las perovskitas podrían utilizarse en configuraciones en tándem propias o combinadas con puntos cuánticos. Sin embargo, estos avances aún están a varios años de distancia.
Colocar paneles en lugares diferentes
Uno de los mayores desafíos a la hora de instalar paneles solares es encontrar el lugar adecuado para hacerlo. Aunque los techos residenciales son una opción popular, no todos los hogares son adecuados para la instalación de paneles solares. Muchas áreas residenciales tienen sombra y los techos a menudo necesitan ser reemplazados antes de instalar paneles solares. Por lo tanto, llevará tiempo cubrir suficientes hogares con paneles solares.
Existen otros lugares donde la instalación de paneles solares puede ser beneficioso y no hay tanta sombra, como los embalses, los canales y las tierras agrícolas. Al construir nuevas instalaciones solares en estos lugares existentes, podemos generar una gran cantidad de electricidad adicional y mejorar las funciones de los espacios debajo de los paneles.
Los floatovoltaics son paneles solares flotantes que se instalan en cuerpos de agua. Estas instalaciones utilizan montajes diseñados específicamente para reposar sobre el agua y ofrecen varios beneficios, como una mejor calidad del agua y una reducción de la evaporación. Además, el agua proporciona refrigeración a los paneles solares, lo que les permite funcionar de manera más eficiente. También se pueden instalar en cuerpos de agua de plantas de energía existentes.
Otra opción es la instalación de paneles solares en canales. Estados Unidos cuenta con miles de millas de canales de propiedad federal que proporcionan agua para el consumo humano, la agricultura y las plantas de energía existentes. Cubrir estos canales con paneles solares no solo generaría una gran cantidad de energía adicional, sino que también reduciría en gran medida la evaporación en áreas propensas a la sequía. Es una solución beneficiosa para todos los involucrados.
La agrivoltaica es otra práctica que consiste en instalar paneles solares en tierras de cultivo para generar electricidad y mejorar los resultados para los agricultores. Esta práctica puede ayudar a mejorar los rendimientos de los cultivos, proporcionar un uso adicional para los pastizales y reducir el consumo de agua para el riego. Los paneles solares crean sombra, lo cual es beneficioso para cultivos como los tomates y el maíz, y reducen los requisitos de riego para cultivos como las acelgas, las espinacas y la lechuga. Además, los paneles generan electricidad que se utiliza para alimentar los edificios y equipos de la granja, lo que reduce las facturas de energía de los agricultores.
Si bien también existen otras opciones, como la integración de paneles fotovoltaicos en edificios y barreras acústicas en carreteras, estas aún no se han desarrollado lo suficiente como para tener un impacto significativo.
Los investigadores continúan estudiando nuevos avances en la tecnología solar y la mejor manera de utilizar paneles solares en embalses, canales y tierras agrícolas. Uno de los aspectos más interesantes de participar en el sector de la energía limpia es poder ver y leer sobre los avances interesantes que ocurren a diario en todo el entorno.
Sin embargo, debemos tener en cuenta que la tecnología que existe en la actualidad es suficiente para llevarnos hacia un futuro totalmente renovable y electrificado. Lo rápido que esto suceda dependerá de la voluntad de los gobiernos de todo el entorno para priorizar la construcción de generación de energía renovable, almacenamiento de energía y sistemas de transmisión.
Si estás listo para contribuir a la energía renovable, utiliza nuestra calculadora para ver el costo estimado y los ahorros que podrías obtener con paneles solares en tu hogar.