Celdas solares: en busca de la eficacia y bajo costo

La energía solar es una fuente inagotable y su transformación en energía eléctrica utilizando los dispositivos de celdas solares, una alternativa frente a la alta demanda de electricidad que se proyecta en el futuro. «Se está trabajando en el acoplamiento de celdas fotovoltaicas a dispositivos de generación de hidrógeno, a baterías electrocrómicas fotorecargables y celdas de combustibles, entre otros, lo cual hace que su impacto a nivel económico y social sea verdaderamente significativo y ayude a disminuir la contaminación» señala la Dra. Ximena Zárate-Bonilla del Instituto de Ciencias Químicas Aplicadas, Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de Chile.   

De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, que indica que «la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma», los distintos avances tecnológicos dieron paso a la creación de paneles o celdas solares, cuya función es convertir la radiación solar en energía eléctrica. En el tiempo, se han diseñado distintos tipos de celdas solares que se clasifican en generaciones de tecnologías fotovoltaicas. Sobre este proceso trata uno de los capítulos del libro «Energías que mueven al mundo», conversamos con la Dra. Ximena Zárate-Bonilla para conocer más sobre la tecnología involucrada.

«Actualmente, el principal objetivo es disminuir los costos de fabricación y mejorar su eficiencia de fotoconversión a electricidad. De esta forma han aparecido las celdas solares de primera, segunda, tercera y cuarta generación, que se diferencian principalmente por los materiales que las constituyen y sus propiedades físicas. Además de los paneles solares que todos conocemos basados en silicio policristalino -que tienen apariencia a un vidrio como de una ventana-, se han construido celdas solares flexibles con materiales poliméricos, coloreadas como son las celdas de Grätzel, entre otras importantes características» comenta la doctora en fisicoquímica molecular.

Principalmente conocemos y utilizamos comercialmente las tradicionales celdas solares de primera generación, las que acoplan láminas de silicio dopadas, para que se comporten como semiconductores tipo n o tipo p. Muy pocos dispositivos comerciales son distintos debido a bajas eficiencias de conversión de energía solar a eléctrica en condiciones ambientales reales, y/o a los altos costos de producción cuando se quieren escalar a mayor tamaño.

«De todas maneras esperamos que pronto se generen más edificios como el del EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne), con ventanas capaces de generar energía eléctrica a partir de la radiación solar, siendo así totalmente autosustentables en términos energéticos. La primera aplicación comercial de celdas sensibilizadas por colorantes (Grätzel), fue en el 2009, la cual consistió en incorporarlas como parte de mochilas y bolsos. Estas celdas tenían la capacidad de recargar dispositivos portables como celulares, cámaras, e-books. Se espera que esta aplicación se extrapole a carpas de camping, audífonos y otros implementos de uso diario y masivo en la sociedad» comenta la investigadora.

En los últimos años también han aparecido granjas solares que utilizan de mejor manera la energía. También conocidas como campos solares, una granja solar es un lugar donde se pueden encontrar gran cantidad de paneles. En el desierto de Atacama ya hay varias, entre las que destaca «Atacama 1» la cual, en condiciones ideales, será capaz de generar 210 MW. Las celdas solares, en un principio se utilizaban con fines científicos e industriales, es decir no eran un artículo comercial, pero con el tiempo se ha convertido en un bien asequible. «La investigación en estos dispositivos sigue siendo de gran interés para la comunidad científica. Las principales mejoras han sido en términos de eficiencia y disminución de costos, pero aún no son suficientes para masificar su uso» analiza la Dra. Ximena Zárate-Bonilla.

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