Células sensibilizadas por colorante que generan energía igual que lo hace una planta en el proceso de fotosíntesis

La tecnología solar no solo se va expandiendo, sino que además sigue abriendo nuevos caminos. Las células sensibilizadas por colorante, del científico alemán Michael Grätzel (77), fueron galardonados el pasado febrero con el Premio Fronteras del Conocimiento de la Fundación BBVA por emplear nanoestructuras que convierten la luz del sol en energía. Te compartimos una entrevista en donde nos cuenta más sobre el uso de energías renovables.
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Su invento, sustentado en una película delgada, capta la luz incluso en lugares más oscuros y, gracias a su flexibilidad, se integra fácilmente en el espacio urbano. Tras sufrir varias transformaciones, la idea ha desembocado en los llamados paneles solares de perovskita que se presentan como una posible alternativa al silicio que actualmente domina el mercado fotovoltaico. Aunque todavía menos estable y duradera, la perovskita es más barata, flexible y fácil de fabricar.

Pregunta. ¿Cómo funciona esta nueva tecnología solar?

Respuesta. Ha abierto la puerta a la fotovoltaica molecular porque una de las características del invento es que en lugar de haber un semiconductor, que se encargaría normalmente de absorber la luz solar, esta acción la lleva a cabo una partícula. Es lo que nos enseña una hoja verde en el proceso de fotosíntesis. Si queremos aprovechar la energía solar a gran escala, debemos adoptar algunos principios de la naturaleza.

P. ¿Hasta qué punto es un avance para las energías renovables?

R. Ha supuesto un nuevo paradigma. El cumplimiento de los objetivos del Acuerdo de París pasa por dejar de quemar combustibles fósiles, pero para eso necesitamos incrementar la capacidad fotovoltaica 200 veces en las próximas décadas. Es un reto importante que requerirá explorar alternativas que no estén basadas en semiconductores como el silicio, porque estos, pese a sus ventajas, presentan también desventajas. Para fabricar paneles tradicionales se necesitan cientos de veces más materiales que en las células sensibilizadas por colorante o las de perovskita. Además, la pureza de estos componentes debe ser prácticamente del 100%.

P. ¿En qué se diferencia el grosor de un panel tradicional y el de las células de perovskita?

R. Es grosor resulta fundamental para que un panel de silicio mantenga su eficacia. El diseño de mis células se basa en su delgadez, para así reducir la cantidad y la pureza de los materiales que requiere su fabricación. La energía obtenida es casi idéntica a la que producen los paneles de silicio, pero con la disminución del coste de energía invertida en la fabricación aumenta el ahorro de miles de millones de toneladas del dióxido de carbono.

P. ¿Cómo se consigue eso con una célula más delgada?

R. Facilita captar la luz porque el volumen de la célula equivale a unos cientos nanómetros mientras que en los paneles de silicio esa distancia se dilata miles de veces más. Además de conseguir el grosor requerido, la pureza del silicio que se debe alcanzar es casi total. Esto tiene consecuencias para el medio ambiente porque la fuente de la energía empleada para este fin son los combustibles fósiles y luego las células deben reparar este daño una vez operativas. Por consiguiente, el tiempo requerido para producir la cantidad de energía equivalente a la utilizada durante la fabricación es más largo que en el caso de las células de perovskita.

P. ¿Cuál es hoy la eficacia de las células de perovskita en comparación con las de silicio?

R. Las células de perovskita han alcanzado una eficacia del 25,5% y han superado así al líder del mercado, el polisilicio, cuyo rendimiento es de un 23%. Es asombrosa la rapidez con la que ha avanzado esta tecnología en tan poco tiempo, pero estos resultados no se consiguen en paneles grandes, sino en condiciones de laboratorio. Por poner un ejemplo, la eficacia de una placa de perovskita de 30 centímetros de largo por 30 centímetros de ancho bajará [su eficacia] de forma importante, hasta incluso el 18%. Hay que recordar que estas células aparecieron solo hace unos 17 años y sus dimensiones no llegan ni a un centímetro cuadrado. Tampoco se trata de enfrentar estos dos tipos de tecnología. De hecho, diferentes empresas como la británica Oxford Photovoltaics están actualmente realizando tándems de silicio y perovskita para aumentar todavía más su eficacia.

P. ¿Hasta dónde puede llegar esta tecnología?

R. La considero como un competidor directo del silicio que podría emplearse en los parques fotovoltaicos. El año pasado China anunció una producción equivalente a 200.000 metros cuadrados. Y la compañía sueca Exeger comercializa cascos de bicicleta que recogen la luz en todo momento. De esta forma, es posible que en el futuro no tengas que utilizar la batería o puedas cargar la bicicleta mientras la estés utilizando incluso cuando no haya luz del sol. Nos encontramos en la antesala de una época en la que no solo es importante almacenar energía, sino también captarla cuando sea posible. Yo mismo quiero instalar unos paneles verdes en mi jardín. Por otro lado, el colorante varía según las necesidades de cada uno, pero no garantiza su eficiencia. Por ejemplo, el color rojo puede ser popular en China porque allí se considera una señal de buena suerte.

P. ¿Estás células solares son entonces aptas para zonas con poca radiación solar?

R. Sí, las células sensibilizadas por colorante son muy eficientes porque pueden recoger la luz en ambientes más oscuros. El sol y el viento no son fuentes estables de energía, por lo que cuando un país se plantea abandonar el carbón, lo correcto sería convertir la energía fotovoltaica en combustibles solares. En el futuro la energía del sol servirá para producir por ejemplo el hidrógeno que progresivamente quitará el protagonismo a los combustibles fósiles. Más adelante veremos cada vez más hogares o colectivos de familias que producirán su propia energía independientemente de la red eléctrica. Hay que añadir que para producir combustibles se necesitan tan solo dos paneles de perovskita a diferencia de otras tecnologías que tendrían que ser tres o cuatro.

P. ¿Cómo cree que debe evolucionar la energía solar?

R. Creo que la electricidad solar está experimentando un boom y tendrá un papel muy importante en el futuro. Sin embargo, el precio que hay que pagar por la  tecnología fotovoltaica debe bajar un poco y deben emerger otras tecnologías a gran escala para incrementar la rentabilidad del negocio. También debemos apostar por maximizar la eficiencia de estas tecnologías. El rendimiento del mejor panel fotovoltaico, hecho del arseniurio de galio, llega al 29%, pero es muy caro. Para aumentar la eficiencia de los paneles solares, los tándems se presentan como una alternativa muy atractiva.

¿Interesante, no?

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