ENERGÍA SOLAR ULTRA EFICIENTE.

Por: Mike Orcutt.

23 de Abril de 2013.
La duplicación de la eficiencia de los dispositivos solares cambiaría por completo la economía de la energía renovable. Aquí esta un diseño que podría hacerlo posible.

Harry Atwater piensa que su laboratorio puede hacer un dispositivo práctico y económico que produce más del doble de la energía solar generada por los paneles de hoy en día. La hazaña es posible, dice el profesor de Caltech de ciencia de los materiales y de física aplicada, debido a los recientes avances en la capacidad de manipular la luz a una escala muy pequeña.

Paneles solares en el mercado hoy en día consisten en células hechas de un material semiconductor único, generalmente de silicio. Dado que el material absorbe sólo una banda estrecha del espectro solar, gran parte de la energía de la luz del sol se pierde en forma de calor: estos paneles típicamente convierten menos de 20 por ciento de esa energía en electricidad. Sin embargo, el dispositivo que Atwater y sus colegas tienen en mente tendría una eficiencia de al menos el 50 por ciento. Se podría utilizar un diseño que divide de manera eficiente la luz solar, como un prisma hace, en seis a ocho componentes de longitudes de onda-cada uno de los cuales produce un color de luz diferente. Cada color se puede dispersar a continuación, a una celda hecha de un semiconductor que puede absorberlo.

El equipo de Atwater está trabajando en tres diseños. En uno (véase la ilustración), para el que el grupo ha hecho un prototipo, la luz del sol se recoge mediante un comedero metálico reflectante y dirigido a un ángulo específico en una estructura hecha de un material aislante transparente. El recubrimiento de la parte exterior de la estructura transparente son múltiples células solares, cada uno compuesto de una de seis a ocho semiconductores diferentes. Una vez que la luz entra en el material, se encuentra con una serie de filtros ópticos delgados. Cada uno permite que un solo color pase a través para iluminar una célula que puede absorberlo; los colores restantes se reflejan hacia otros filtros diseñados para dejarlos pasar.
Otro diseño emplearía filtros ópticos a nanoescala que podrían filtrar la luz que viene desde todos los ángulos. Y una tercera utilizaría un holograma en lugar de filtros para dividir el espectro. Mientras que los diseños son diferentes, la idea básica es la misma: combinar células de diseño convencional con técnicas ópticas para aprovechar de manera eficiente el amplio espectro de la luz solar y perder mucho menos de su energía.

Todavía no está claro qué diseño ofrecería el mejor rendimiento, dice Atwater. Sin embargo, los dispositivos previstos serían menos complejos que muchos productos electrónicos en el mercado hoy, dice, lo que lo hace seguro de que una vez que un prototipo convincente esté fabricado y optimizado, que podría ser comercializado de una manera práctica.

El logro de una eficiencia ultra elevada en los diseños solares debe ser un objetivo primordial de la industria, afirma Atwater, ya que ahora es "la mejor palanca que tenemos" para reducir el costo de la energía solar. Eso es porque los precios de los paneles solares se han desplomado en los últimos años, por lo que dejar de centrarse en hacer que sean menos costosos tendría poco impacto en el costo total de un sistema de energía solar, los gastos relacionados con cosas como el cableado, la tierra, los permisos y la mano de obra ahora constituyen la gran mayoría de ese costo. Haciendo módulos más eficientes significaría que se necesitarían menos paneles para producir la misma cantidad de energía, por lo que los costos de instalación y del hardware podrían reducirse en gran medida. "Dentro de unos años", dice Atwater, "no habrá ningún punto para trabajar en tecnología que haga que la eficiencia sea menos del 20 por ciento."

Fuente: MIT Technology Review.