CDT Muchas personas saben que los paneles solares actuales tienen como elemento clave al silicio, un material muy común en la tierra, pero poco eficiente para generar electricidad. Es por ello que muchos investigadores de centros científicos y empresas buscan el “santo grial” de los materiales fotovoltaicos. Sin embargo, esta vez parece que han dado con uno que promete muchas alegrías. Un compuesto con el que se podrían fabricar placas solares 100 veces más potentes que los actuales.
Fuente: NCYT
¿Cuál es el potencial del panel solar 100 veces más potente?
En el caso que esta investigación para generar un material con un potencial de generación eléctrica tan elevado llegue a buen puerto, significaría que, con un panel fotovoltaico de las dimensiones de los actuales, podríamos generar electricidad para varias casas.
Para entenderlo mejor, haremos unos números sencillos. Los paneles solares actuales suelen tener una superficie de unos dos metros cuadrados, su capacidad está alrededor de 400 Wp y su rendimiento está alrededor del 20 %. Lo que significa que, en una situación ideal en la que le llega la irradiación máxima de 1.000 Wh/m2, podría generar los 400 Wh que indica el fabricante.
Debemos tener en cuanta que este es un máximo que se obtiene en el laboratorio, una vez instalados los paneles solares sufren las condiciones ambientales; polvo y suciedad que reduce la incidencia del sol, las altas temperaturas que reducen la eficiencia y otros factores que minoran la producción de energía eléctrica.
Bien, supongamos que en unas condiciones relativamente buenas (ausencia de nubes, una temperatura ambiente agradable (20 °C), los paneles limpios, etc.) los módulos fotovoltaicos actuales generan unos 350 Wh, lo que se traduce en 175 Wh por metro cuadrado. Entonces, según la investigación, un panel solar 100 veces más potente nos aportaría 17.500 Wh o, lo que es lo mismo, 17,5 kWh. Suficiente para alimentar 4 o 5 viviendas, con un solo panel de un metro cuadrado.
Potencial en fotovoltaica de autoconsumo
Esto significaría que tendría un potencial enorme para poder ser instalado en cualquier vivienda o piso de las ciudades, en un balcón u cualquier otro sitio de la fachada o tejado. Con esa capacidad de generación eléctrica no sería preciso que la luz del sol le incidiera directamente, por lo que incluso las viviendas orientadas al norte, aun perdiendo la mitad de la eficiencia, generarían con un solo panel suficiente electricidad para toda la vivienda.
Esto significaría que cualquier vivienda, casa, edificio de oficinas o industria, podría ser autosuficiente gracias al autoconsumo fotovoltaico. De modo que apenas se necesitaría aporte externo y las redes de distribución eléctrica quedarían básicamente para emergencias y suministros mínimos.
¿Cómo es el material del panel fotovoltaico 100 veces más potente?
Aunque ya se han realizado muchas investigaciones con la base de los materiales ahora estudiados, nunca antes se había enfocado la estructura y disposición de ellos de la forma que ha realizado el estudio actual. Esta investigación, que promete ser un avance tecnológico de relevancia, ha sido llevada a cabo por investigadores de la Universidad Alemana “Martin Luther” ubicada en las ciudades de Halle y Wittenberg, al sur de Berlín.
La base de materiales sobre la que se ha investigado ha eliminado el silicio de la ecuación, y se ha centrado en la formación de redes cristalinas de titanato de bario, estroncio y calcio. Estas redes cristalinas forman capas microscópicas que se disponen alternativamente en una estructura en forma de celosía.
Método de generación y formación de las capas cristalinas del compuesto
Esta estructura cristalina se genera al vaporizar los diferentes cristales de titanato (de bario, de estroncio y de calcio) con un láser pulsado de alta potencia y dejar que se deposite en sustratos, formándose un material de 200 nanómetros de espesor que está compuesto por hasta 500 capas. De esta forma se crea una estructura cristalina en celosía que, según creen los investigadores, es la causante del gran potencial fotoeléctrico.
Según la investigación, la combinación y superposición de una capa de material ferroeléctrico alternada con una capa de material paraeléctrico, hace que los electrones fluyan con mucha mayor facilidad que en la unión PN de las celdas de silicio. El material resultante está formado por capas de BaTiO3 ferroeléctrico entre una capa de SrTiO3 y una capa de CaTiO3 paraeléctricos.
La unión de las capas formadas, al depositarse los materiales vaporizados, se polarizan al ser sometidos a un campo eléctrico, lo que parece ser la causa de su gran eficiencia. Según datos del estudio publicado, la estructura cristalina conseguida es capaz de facilitar el flujo de electrones, creando una fotocorriente 103 veces mayor que en las celdas basadas en silicio.
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