La energía solar fotovoltaica está experimentando un crecimiento rápido en todo Estados Unidos (y en otras partes del entorno). Según la Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA), en la última década el mercado solar ha crecido un 24 por ciento cada año. En todos los Estados Unidos, ya hay instalados 149 gigavatios de capacidad solar, que teóricamente podrían alimentar 26 millones de hogares. El futuro parece prometedor, ya que SEIA y Wood Mackenzie predicen que el mercado solar triplicará su tamaño en cinco años, alcanzando una capacidad de 378 gigavatios en 202La energía solar representó 2 billones de vatios de electricidad producida en todo el entorno en 202
El desarrollo y la inversión en energía solar son cruciales para construir un futuro más limpio y sostenible, ya que la tecnología permite producir una gran cantidad de energía sin emitir gases de efecto invernadero que dañen el planeta. La tecnología ha avanzado mucho en los últimos años (y ha dado grandes pasos desde sus primeras etapas en el siglo XIX), pero la eficiencia del panel solar promedio sigue siendo de alrededor del 15-20 por ciento en promedio. Esto significa que alrededor del 80-85 por ciento de la energía que llega desde nuestra estrella favorita se pierde. Sin mencionar que las células solares de silicio, que son las más comunes en la tecnología fotovoltaica, tienen un límite teórico de eficiencia de alrededor del 29 por ciento.
Investigaciones para mejorar la eficiencia
Los científicos llevan años tratando de resolver este problema. Un equipo del NREL logró fabricar un panel con una eficiencia del 47 por ciento, pero desafortunadamente, el modelo es un poco demasiado caro para su uso generalizado. Sin embargo, descrito en dos artículos separados publicados en Science el 6 de julio, dos equipos de investigadores encontraron una manera de impulsar a los paneles solares de silicio, utilizando una sustancia llamada perovskita.
La perovskita es un mineral que tiene la misma estructura cristalina que el óxido de titanio de calcio, pero puede estar compuesto por varios elementos diferentes para diferentes propósitos, según la Universidad de Washington. Además, se ha descubierto que es un semiconductor sólido para paneles solares, con una eficiencia récord en laboratorio del 22 por ciento.
Los dos equipos de investigadores combinaron la perovskita con el silicio para crear una célula solar en tándem. Estas tecnologías no son necesariamente nuevas, la primera fue desarrollada en 2009 y un equipo de Hong Kong logró aumentar la eficiencia a alrededor del 25 por ciento en 201Pero ahora los científicos están alcanzando cifras aún más altas.
Avances en la eficiencia de los paneles solares
En un estudio, Xin Yu Chin de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne en Suiza y su equipo utilizaron una célula superior de perovskita y una célula inferior de silicio, añadiendo aditivos de ácido fosfónico durante el proceso de fabricación de las células. Su célula alcanzó una eficiencia del 31 por ciento.
El otro equipo, liderado por Silvia Mariotti de Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, utilizó un líquido iónico llamado yoduro de piperazinio para mejorar su célula solar en tándem, logrando una eficiencia de hasta el 35 por ciento.
Superar este umbral brinda confianza en que los pv de alto rendimiento y bajo costo pueden llegar al mercado, escribieron los investigadores de ciencia de materiales Stefaan de Wolf y Erkan Aydin en un artículo de perspectiva relacionado publicado en Science.
La competencia también se está intensificando fuera de Europa: de Wolf, profesor en la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah en Arabia Saudita, afirma que su equipo logró una eficiencia del 37 por ciento en una prueba de célula en tándem aún no publicada a principios de este año. LONGi, una empresa china que produce la mayoría de los paneles solares del entorno, anunció el desarrollo de un panel solar en tándem con una eficiencia del 35 por ciento el mes pasado.
Aunque todo esto es muy emocionante, todavía estamos en el comienzo. Necesitamos mucha más energía limpia para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mantener el planeta habitable.
Superar el umbral del 30 por ciento brinda confianza en que los pv de alto rendimiento y bajo costo pueden llegar al mercado, dijo De Wolf al periódico The Guardian. sin embargo, para evitar los escenarios catastróficos asociados con el calentamiento global, la capacidad total debe aumentar a aproximadamente 75tw para 2050.