China monopoliza la producción de paneles solares. Ahora quiere exprimirlos para hacerlos más efectivos.

Las energías renovables son de gran importancia para un futuro en el que los combustibles fósiles serán escasos. También son una herramienta para combatir el efecto invernadero y lo bueno es que conseguimos potenciar las fortalezas de cada zona para extraer energía, ya sea a través del agua, el calor, el viento o el sol. Ahora, la clave es maximizar la eficiencia de las herramientas de recolección.

Y un grupo de investigadores chinos está trabajando para explotar las capacidades de los paneles solares.

La fiebre por la energía solar. Que este enfoque provenga de China no es extraño. China domina desde hace años la producción de paneles fotovoltaicos y, tras la inyección de 130.000 millones de dólares por parte del Gobierno, su industria ha disparado las exportaciones. De hecho, ha dejado fuera del juego a los productores norteamericanos y europeos. Aunque, bueno, Estados Unidos y Japón no han dicho la última palabra.

Esto ha provocado una caída de los precios y está permitiendo que cada vez más personas opten por instalaciones de placas solares con el objetivo de reducir su dependencia energética. En España llevamos años en este camino, pero ahora estamos viendo casos como el de los alemanes poniendo vallas de jardín con paneles solares (porque las de madera son aún más caras) o pidiendo cubrir sus balcones.

Mejorar la eficiencia. Esa financiación de China para la investigación de la tecnología fotovoltaica se extiende a las universidades, y en la Facultad de Química e Ingeniería Química, así como en el Instituto de Tecnología de Harbin, los investigadores están desarrollando teorías para ayudar a aprovechar más la luz solar. El del equipo liderado por Guanying Chen se centra en paneles que, a través de nuevas capas, sean capaces de registrar un mayor rango de radiación para generar más energía por placa.

Se estima que el Sol irradia la Tierra con 120.000 teravatios de energía mientras que a nivel mundial sólo consumimos 15 teravatios. Cuanta mayor sea la capacidad de generar electricidad a partir de la energía captada por los paneles solares, más independencia tendremos de los combustibles fósiles. Actualmente, estos paneles están formados por células de silicio (cristalino o policristalino) y tienen una conversión energética del 18 al 22%. Para estas células solares de silicio (o SSC), el máximo teórico es del 30% según los límites de Shockley-Queisser.

Capturando luz infrarroja y ultravioleta.. Hay un 70% de la energía radiada al dispositivo fotovoltaico que se pierde, y ahí es donde entra este estudio. Lo que proponen es una mejor forma de aprovechar la energía que llega a las células fotovoltaicas gracias a la conversión ascendente de fotones a partir de un fósforo multifuncional que han desarrollado. Este es un proceso en el que varios fotones infrarrojos por debajo de la banda prohibida se combinan para formar fotones por encima de la banda prohibida. La máxima eficiencia con este método alcanza el 50,69%.

Otro es el corte cuántico, que es el proceso inverso mediante el cual un fotón de alta energía se divide en dos o más fotones de menor energía. Así, un fotón ultravioleta puede producir dos pares de electrones huecos, mejorando la eficiencia de conversión de energía hasta en un 38,6%. Nuevamente, es algo que excede el límite de Shockley-Queisser.

Instalación simple. Algo interesante de estas propuestas es que, según los investigadores, la aplicación de esta capa de fósforo de conversión espectral multifuncional no requiere modificadores explícitos en la estructura de los paneles actuales, por lo que se podrían instalar sistemas de upconversion o corte cuántico. forma sencilla en las placas para superar la falta de eficiencia en los SSC convencionales. Esto es algo que otros institutos chinos están investigando, ya que este nuevo trabajo se basa en descubrimientos anteriores sobre el fósforo multifuncional.

Hay desafíos por delante. El propio Chen lleva años investigando sobre la mejora de la eficiencia de las células solares y, aunque se muestra esperanzado con esta capa que permite aprovechar tanto la energía ultravioleta como la infrarroja, afirma que quedan retos que superar. Uno de ellos es llevar a la práctica la creación de este sistema para medir experimentalmente la eficiencia de los procesos de corte cuántico y upconversion, pero también hay que elegir los mejores materiales para maximizar esa absorción de energía en los rangos que actualmente no son posibles. se aprovechan.

De cualquier manera, el equipo está convencido de que estos fósforos multifuncionales aumentarán la eficiencia de conversión de energía en las células solares de silicio por encima del límite de Shockley-Queisser. Si esta tecnología se combina con ideas como la de una planta fotovoltaica de 160 x 160 kilómetros de Elon Musk, se podría conseguir la independencia energética de varios países.

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