Científicos del Departamento de Física de la Universidad de Oxford han desarrollado un método revolucionario que podría generar cantidades cada vez mayores de electricidad solar sin la necesidad de paneles fotovoltaicos basados en silicio. En su lugar, su innovación funciona recubriendo superficies de objetos cotidianos como mochilas, automóviles y teléfonos móviles con un nuevo material generador de energía.
De acuerdo con un amplio reporte divulgado desde Inglaterra, el nuevo material absorbente de luz es, por primera vez, lo suficientemente fino y flexible como para aplicarse a la superficie de casi cualquier objeto común, utilizando una técnica pionera desarrollada en Oxford, que sobrepone múltiples capas absorbentes de luz en una sola célula solar, lo cual ha aprovechado un rango más amplio del espectro de luz, lo que permite generar más energía a partir de la misma cantidad de luz solar.
Este material ultrafino que utiliza el denominado enfoque de unión múltiple ha sido certificado independientemente para ofrecer una eficiencia energética superior al 27 por ciento, lo que por primera vez iguala el rendimiento de los materiales tradicionales de generación de energía de una sola capa, conocidos como paneles fotovoltaicos de silicio.
El Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón (AIST) otorgó su certificación antes de la publicación del estudio científico de los investigadores a finales de este año.
Shuaifeng Hu, becario postdoctoral en Física de la Universidad de Oxford: “En tan solo cinco años de experimentación con nuestro método de apilamiento o multiunión hemos aumentado la eficiencia de conversión de energía de alrededor del seis por ciento a más del 27 por ciento, cerca de los límites de lo que la fotovoltaica de una sola capa puede lograr hoy en día. Creemos que, con el tiempo, este método podría permitir que los dispositivos fotovoltaicos alcancen eficiencias mucho mayores, superiores al 45 por ciento.”
De acuerdo con el reporte del que damos cuenta, esto se compara con el 22 por ciento de eficiencia energética de los paneles solares actuales (lo que significa que convierten alrededor del 22 por ciento de la energía de la luz solar), pero la versatilidad del nuevo material ultrafino y flexible también es clave. Con un grosor de poco más de un micrón, es casi 150 veces más delgado que una oblea de silicio. A diferencia de la energía fotovoltaica actual, generalmente aplicada a paneles de silicio, esta se puede aplicar a casi cualquier superficie.
Junke Wang, becario postdoctoral en Marie Skłodowska Curie Actions en la Facultad de Física de la Universidad de Oxford: “Al utilizar nuevos materiales que se pueden aplicar como revestimiento, hemos demostrado que podemos replicar y superar al silicio, al tiempo que ganamos flexibilidad. Esto es importante porque promete más energía solar sin la necesidad de tantos paneles basados en silicio o parques solares especialmente construidos.”
Siguiendo con el reporte, los investigadores creen que su enfoque seguirá reduciendo el costo de la energía solar y también la convertirá en la forma más sostenible de energía renovable.
Desde 2010, el costo promedio global de la electricidad solar ha caído casi un 90 por ciento, lo que la hace casi un tercio más barata que la generada a partir de combustibles fósiles. Las innovaciones prometen ahorros de costos adicionales ya que los nuevos materiales, como la perovskita de película delgada, reducen la necesidad de paneles de silicio y parques solares construidos específicamente para ese fin.
“Podemos imaginar que los recubrimientos de perovskita se apliquen a tipos más amplios de superficies para generar energía solar barata, como los techos de los automóviles y los edificios e incluso las partes traseras de los teléfonos móviles. Si se puede generar más energía solar de esta manera, podemos prever que a largo plazo habrá menos necesidad de utilizar paneles de silicio o de construir más y más parques solares:” Junke Wang.
Los investigadores se encuentran entre los 40 científicos que trabajan en energía fotovoltaica dirigidos por el profesor de Energía Renovable Henry Snaith en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford. Su trabajo pionero en energía fotovoltaica y, especialmente, en el uso de perovskita de película fina comenzó hace aproximadamente una década y se beneficia de un laboratorio robótico.
Su trabajo tiene un gran potencial comercial y ya ha empezado a dar sus frutos en aplicaciones en los sectores de grandes compañías eléctricas, construcción y fabricación de automóviles.
Oxford PV, una empresa del Reino Unido que surgió de Oxford University Physics en 2010 por el cofundador y director científico, el profesor Henry Snaith, para comercializar sistemas fotovoltaicos de perovskita, recientemente ha comenzado la fabricación a gran escala de sistemas fotovoltaicos de perovskita en su fábrica de Brandenburg-an-der-Havel, cerca de Berlín, Alemania. Se trata de la primera línea de fabricación en serie del mundo para células solares de “perovskita sobre silicio”.
“En un principio, analizamos las instalaciones del Reino Unido para empezar a fabricar, pero el gobierno aún no ha igualado los incentivos fiscales y comerciales que se ofrecen en otras partes de Europa y Estados Unidos”, afirmó el profesor Snaith: “Hasta ahora, el Reino Unido ha pensado en la energía solar únicamente en términos de construcción de nuevos parques solares, pero el crecimiento real vendrá de la comercialización de innovaciones; esperamos mucho que la recién creada British Energy dirija su atención a esto.”
“Las últimas innovaciones en materiales y técnicas solares demostradas en nuestros laboratorios podrían convertirse en una plataforma para una nueva industria, que fabricara materiales para generar energía solar de manera más sostenible y económica utilizando edificios, vehículos y objetos existentes”, añadió el profesor Snaith.
Henry Snaith: “El suministro de estos materiales será una nueva industria de rápido crecimiento en la economía verde global y hemos demostrado que el Reino Unido está innovando y liderando el camino científicamente. Sin embargo, sin nuevos incentivos y una mejor vía para convertir esta innovación en la fabricación el Reino Unido perderá la oportunidad de liderar esta nueva industria global.”
Henry Snaith, profesor de Energías Renovables en el Departamento de Física de la Universidad de Oxford. Crédito de la imagen: Martin Small.
El Dr. Shuaifeng Hu, investigador postdoctoral en Física de la Universidad de Oxford, examina el nuevo material de perovskita de película delgada. Crédito de la imagen: Martin Small.
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