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Cambio Climático

Unos nuevos materiales mejoran las células fotovoltaicas

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Una startup afirma que puede batir el rendimiento de las células solares más eficientes del mercado actual.

  • por Kevin Bullis | traducido por Joan Minguet (Opinno)
  • 25 Febrero, 2011

Una startup llamada Solar Junction afirma que su planta piloto de fabricación está produciendo unas células solares más eficientes que las mejores disponibles en el mercado actual. El avance, basado en unos nuevos materiales semiconductores desarrollados por la misma empresa, podría ayudar a desarrrollar un tipo de sistema de energía solar llamado de concentración fotovoltaica en una forma mucho más atractiva para generar electricidad a partir del sol.

Actualmente, los sistemas de concentración fotovoltaica representan una pequeña fracción del total de la energía solar—con sólo unos pocos megavatios de capacidad de producción instalados, en comparación con los muchos gigavatios de capacidad de los paneles solares convencionales. Este tipo de sistemas están limitados a zonas muy soleadas, donde compiten con la energía solar térmica, la forma e energía solar más barata en este momento, que utiliza los espejos para concentrar la luz solar con el fin de generar vapor para mover unas turbinas de vapor. Sólo recientemente, los avances en la eficiencia de las células solares han permitido que los sistemas de concentración fotovoltaica tuvieran sentido económico en algunas zonas.

Craig Stauffer, cofundador de Solar Junction, con sede en San José, California, indica que las nuevas células de su empresa podrían hacer bajar el precio de la energía solar por debajo de 10 centavos de dólar por kilovatio hora, frente a los 16,5 centavos de dólar por kilovatio hora o más para los paneles solares convencionales. Las células solares de conexión requieren menos capas que la mayoría de las otras células solares ultra eficientes y se adaptan mejor al espectro solar.

Las células solares de conexión están diseñados para sistemas fotovoltaicos que utilizan espejos o lentes para concentrar la luz solar un millar de veces. La concentración de la luz del sol mejora la eficiencia de la mayoría de las células solares, pero las células solares diseñadas para su uso en concentraciones tan altas—llamadas células solares multiunión—lo hacen especialmente bien, puesto que incorporan dos o tres capas de semiconductores para la absorción de los diferentes colores de la luz solar, en lugar de la única capa de semiconductor utilizada en los paneles solares convencionales.

La energía solar concentrada se ha visto retrasada por la dificultad de encontrar semiconductores que dividan el espectro en la forma óptima y que también tengan unas estructuras cristalinas compatibles, algo necesario para que las células sean fáciles de fabricar. La tecnología de Solar Junction aborda el problema para el extremo infrarrojo del espectro, la parte que ha demostrado ser el mayor reto para los desarrolladores de células multiunión. En las células multiunión convecionales, los materiales semiconductores diseñados para esta parte del espectro o bien absorben una luz muy adentrada ya en el infrarrojo o no son compatibles con los otros semiconductores de la célula, así que exigen el uso de unas costosas capas de amortiguación.

Stauffer, asegura que los nuevos materiales de su empresa no tienen ninguno de esos problemas. Él no ha revelado ningún detalle sobre la composición de sus materiales, pero afirma que su estructura cristalina es compatible con otros materiales semiconductores utilizados en células multiunión, y que pueden ser modificados para absorber diferentes longitudes de onda para optimizar su eficiencia. (La empresa los materiales de matriz compatible de espectro ajustable).

Las nuevas células, que utilizan uno de los nuevos materiales, convierten el 41 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad, comparado con entre el 38 y 39 por ciento de las otras células multiunión en el mercado. (La eficacia récord mundial es mayor que esto, pero los investigadores alcanzaron tales niveles con células individuales en experimentos realizados en un laboratorio, no en una línea de producción.) Un salto de dos puntos porcentuales pueden representar una gran diferencia en el precio de los sistemas solares, especialmente con la energía fotovoltaica concentrada, donde las células sólo suponen aproximadamente un 20 por ciento del coste. El aumento de la producción de energía de las células reduce el número de lentes, marcos metálicos, sistemas de seguimiento, y otros componentes que representan el 80 por ciento de los costes.

Stauffer, afirma que la empresa también ha desarrollado dos nuevos semiconductores más que cuando sean incorporados a las células futuras, podrían aumentar la eficiencia en hasta un 50 por ciento. Debido a que los materiales pueden ser fácilmente cultivados uno sobre otro, estos dispositivos de cinco capas se pueden hacer por el mismo coste que los dispositivos de tres capas. Se prevé que la empresa pueda producir las células en un plazo de cinco años.

"No me sorprendería que llegaran al 50 por ciento, pero la pregunta es cuándo y cuánto costará", señala Jerry Olson, científico principal del Laboratorio Nacional de Energías Renovables, en Golden, Colorado. Él indica que la aplicación probablemente tomará más tiempo que la empresa piensa, ya que las células solares son complejas.

Incluso a menos de 10 centavos de dólar por kilovatio hora, la energía fotovoltaica concentrada todavía produciría energía a precios mucho más caros que la energía de combustibles fósiles, que a menudo cuesta menos de seis centavos de dólar por kilovatio hora, y que tiene la ventaja considerable trabajar durante el día y la noche. Olson señala que, si bien la energía fotovoltaica concentrada es todavía relativamente poco frecuente, es la que tiene el potencial de ser el tipo más barato de energía solar fotovoltaica, debido a que las altas concentraciones de luz solar reducen la cantidad necesaria tanto de tierra como de los caros materiales semiconductores.

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