A medida que los gobiernos de todo el mundo promueven una transición verde, empresas en todo el planeta están invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo de formas innovadoras para mejorar la producción de energÃa renovable. Las nuevas tecnologÃas están haciendo que proyectos de energÃa renovable convencionales, como granjas solares y eólicas, sean mucho más eficientes a medida que las empresas construyen paneles más robustos y turbinas más grandes. Ahora, un equipo alemán cree haber encontrado un nuevo sistema de captación de luz que podrÃa aumentar masivamente la producción de energÃa solar.
Los paneles solares convencionales dependen de celdas solares basadas en silicio que absorben la luz en todo el espectro visible, pero de manera débil. Estas celdas solares deben tener varios micrómetros de grosor para permitirles absorber suficientes protones para generar electricidad. Esto las hace pesadas, caras y difÃciles de situar en espacios pequeños. En contraste, las celdas solares de pelÃcula delgada, que están compuestas por colorantes orgánicos, son más económicas y ligeras, con solo 100 nanómetros de grosor. Sin embargo, solo son capaces de absorber una pequeña parte del espectro solar. Los cientÃficos han estado buscando durante años una solución, con el objetivo de hacer que los paneles solares sean más eficientes manteniendo el peso y el costo bajos.
Ahora, cientÃficos de la Universidad de Würzburg en Baviera, Alemania, creen haber descubierto la estructura necesaria para mejorar masivamente la producción de energÃa solar. Investigadores recientemente publicaron un estudio en la revista Chem demostrando el uso de un sistema URPB, que significa ultravioleta, rojo, púrpura y azul, basado en las antenas fotosintéticas de las plantas y bacterias capaces de capturar la luz solar de manera eficiente. El modelo URPB utiliza cuatro colorantes diferentes apilados en una configuración precisa que les permite capturar eficientemente la luz en longitudes de onda ultravioleta, visible y cercana al infrarrojo.
Durante la fase de pruebas, el equipo de investigadores logró convertir el 38 por ciento de la luz incidente en energÃa útil, mientras que los cuatro colorantes por separado lograban menos del uno por ciento hasta un máximo del tres por ciento. El profesor de quÃmica de JMU, Frank Würthner, explicó, "Nuestro sistema tiene una estructura de banda similar a la de los semiconductores inorgánicos. Esto significa que absorbe la luz pancromáticamente en todo el rango visible. Y utiliza los altos coeficientes de absorción de los colorantes orgánicos. Como resultado, puede absorber mucha energÃa lumÃnica en una capa relativamente delgada, similar a los sistemas naturales de captación de luz."
El próximo desafÃo será escalar el proceso para uso comercial. Si bien ha habido éxito en la utilización de la tecnologÃa para producir energÃa en un entorno de laboratorio, siempre hay mayores desafÃos al poner nueva tecnologÃa en uso en un entorno del mundo real.
Esta es solo la última tecnologÃa que se está probando en todo el mundo con el objetivo de mejorar la producción de energÃa solar. Incentivadas por mayores niveles de financiamiento público e incentivos financieros, como exenciones fiscales, y motivadas por la necesidad de aumentar la capacidad de energÃa renovable del mundo para reducir el consumo de combustibles fósiles, empresas de todo el mundo están invirtiendo fuertemente en investigación y desarrollo en el sector de la energÃa solar. La producción de energÃa solar ha avanzado significativamente en la última década. La eficiencia de los paneles solares ha aumentado de alrededor del 17% en 2012 a entre el 22 por ciento y el 29 por ciento en la actualidad, mientras que los costos de producción han caÃdo y el precio por vatio de los paneles solares ha disminuido de alrededor de $5 en 2000 a menos de 50 centavos en la actualidad.
La fotovoltaica solar (PV, por sus siglas en inglés) es la fuente de energÃa de más rápido crecimiento a nivel mundial, según la Agencia Internacional de EnergÃas Renovables (IRENA), que ha crecido unas 26 veces desde 2010. A finales de 2022, habÃa una capacidad global instalada de energÃa solar PV de 1.047 GW, con 191 GW añadidos solo en 2022.
A principios de este año, investigadores turcos publicaron un estudio que mostraba el potencial de una estructura de celdas solares fotovoltaicas orgánicas semiesféricas que creÃan que podrÃa absorber hasta un 66 por ciento más de luz que los paneles planos convencionales. El equipo ahora está buscando producir un prototipo para probar la tecnologÃa, que se veÃa prometedora en simulaciones por ordenador.
También hay optimismo en torno al uso de celdas solares de perovskita (PSC, por sus siglas en inglés) gracias a su alto rendimiento y bajos costos de producción. Las PSC han mostrado un gran progreso en los últimos años, con mejoras significativas en la eficiencia, pasando de alrededor del 3 por ciento en 2009 a más del 25 por ciento en la actualidad. Esto ha incentivado al Departamento de EnergÃa de los Estados Unidos (DoE), y a otras instituciones públicas y privadas en todo el mundo, a invertir fuertemente en la mejora de la tecnologÃa de las PSC.
Hasta la fecha, la mayorÃa de las pruebas de PSC se han realizado en un entorno de laboratorio. Sin embargo, un equipo de investigadores de varios paÃses en EE. UU., liderado por la Universidad de Carolina del Norte, está trasladando las pruebas al exterior. El centro Perovskite PV Accelerator for Commercialising Technologies (PACT) del DoE de EE. UU. logró utilizar la tecnologÃa en exteriores durante 29 semanas y alcanzó una eficiencia operativa de más del 16 por ciento. Laura Schelhas, investigadora en quÃmica de NREL, explicó, "La demostración en el mundo real es un paso crÃtico hacia la comercialización, y esperamos que al ofrecer estas capacidades, PACT y los investigadores y empresas puedan aprovechar estos datos para mejorar la fiabilidad."
Por Felicity Bradstock para Oilprice.com
Más lecturas principales de Oilprice.com:
Felicity Bradstock is a freelance writer specialising in Energy and Finance. She has a Master’s in International Development from the University of Birmingham, UK. More
Los mercados petroleros están en vilo mientras el huracán Beryl se dirige hacia Jamaica.
Los tribunales toman el control: implicaciones de la desarticulación por parte de la Corte Suprema de EE.UU. del principio de deferencia a Chevron.
Los precios del petróleo suben tras la confirmación por parte de la EIA de una gran disminución en las reservas de crudo.
Las exportaciones de petróleo crudo de Arabia Saudita caen a su nivel más bajo en 10 meses.
El crudo WTI se dispara a su nivel más alto desde abril debido al optimismo sobre la demanda y el huracán Beryl.