El sector de las energías renovables está constantemente buscando nuevas formas de aumentar la absorción de la luz a través de las células que componen los paneles solares. El objetivo es disminuir el grosor y el peso de los paneles, permitiendo su transformación en materiales ligeros y moldeables que puedan usarse para producir energía eléctrica.
El avance de los estudios en esta materia está contribuyendo a cambiar la idea tradicional de que los paneles fotovoltaicos solamente podían colocarse en tejados y centrales de producción de energía. Según Manuel João Mendes, profesor auxiliar en la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nueva de Lisboa, “van a integrarse cada vez más en nuestro día a día, en las capotas de los coches, en la ropa o en cualquier dispositivo que pueda exponerse a la luz solar”. Este investigador destaca que “bastará con tener una célula solar flexible para alimentar toda la electrónica de consumo durante el día”.
Recientemente, investigadores de la Facultad de Ciencias y Tecnología (FCT) de la Universidad Nueva de Lisboa y de la Universidad de York, en el Reino Unido, han propuesto un nuevo diseño para las células de los paneles solares, con un diseño de tablero de ajedrez, que aumenta significativamente su capacidad para aprovechar la luz solar en relación con los modelos más tradicionales. Incluido en una serie de estudios realizados en este campo por el Departamento de Ciencia de los Materiales de la FCT y habiendo generado ya un aumento de la eficiencia de hasta el 50 % en relación con los paneles fotovoltaicos tradicionales, “este trabajo ha implicado el diseño de una estructura todavía más avanzada, que aumenta la eficiencia de los paneles fotovoltaicos en un 125 % en relación con el diseño más utilizado”, explica Manuel João Mendes, quien fuera investigador principal de este proyecto en Portugal. “Se trata de un método simple, que permite adecuar las estructuras fotónicas a cualquier tipo de célula y no solo a las de silicio, usadas en el estudio”, continúa. Esto significa que, “a partir de ahora, se puede diseñar una estructura óptima para cada dispositivo, en cualquier otra tecnología”, añade.
El equipo de investigadores del CEMOP/CENIMAT, con Elvira Fortunato, Manuel João Mendes, Sirazul Haque y Rodrigo Martins
El objetivo del estudio no era otro que usar la fotónica, ciencia que estudia la generación, emisión, transmisión, modulación, procesamiento, amplificación y detección de la luz, “manipulándola de forma que quede atrapada en las células de los paneles solares, o logre un mejor acoplamiento con los materiales que las componen”, explica Manuel João Mendes. Es necesario que sea retenida hasta que sea completamente absorbida.
COSTES DE FABRICACIÓN REDUCIDOS
Hasta ahora, el principal problema relacionado con el uso de las células solares era su escasa capacidad para transformar todo el espectro de luz solar en electricidad. “Gran parte se perdía y otra era reflejada, haciendo que la eficiencia del proceso fuese muy baja”, comenta el investigador. Además, explica que la “idea de estas soluciones ópticas es exactamente eso, lograr de forma más eficiente un mayor aprovechamiento de todo el espectro de luz solar que llega a la Terra”.
Las células actuales existentes en el mercado son mucho más gruesas y, por tanto, más rígidas y difíciles de manipular y transportar. “La existencia de materiales que absorban la luz con más intensidad, permite hacerlas más finas y flexibles, con unos costes de fabricación más bajos”, cuenta Manuel João Mendes. Esto permite que puedan usarse en un gran abanico de aplicaciones, principalmente en la electrónica de consumo. “Se trata de paneles fotovoltaicos completamente flexibles, por ejemplo, en alfombras enrollables e incluso incorporar a la ropa, permitiendo así acercar la energía fotovoltaica a los consumidores y hacerla más accesible”, explica el investigador. Añade, además, que su departamento ya ha desarrollado algunos prototipos de mochilas solares, con células incorporadas, que “permiten cargar el móvil o el ordenador exponiéndolas al sol”.
El nuevo diseño de estructuras fotónicas es capaz de atrapar fuertemente la luz solar en células fotovoltaicas, haciendo que estas funcionen como una guía de onda. Además de aumentar significativamente la eficiencia de la conversión de la luz en electricidad, permite reducir tanto sus costes de producción como el grosor de los dispositivos.