¿Podría haber una alternativa rentable y ecológica a la tecnología actual de energía solar? Es muy posible, gracias a una celda fotovoltaica mucho más eficiente desarrollada por investigadores respaldados por la Unión Europea
Con el respaldo de los proyectos financiados con fondos europeos HEINSOL, PREBIST y DISCOVER, puede que los investigadores hayan encontrado una alternativa mucho mejor a la tecnología actual de energía solar con un nuevo tipo de celda fotovoltaica ultrafina. Fabricada con nanocristales que contienen átomos de plata y bismuto, la celda fotovoltaica podría ayudar a reducir nuestra dependencia de elementos tóxicos, como el plomo, o de elementos raros como el indio, necesarios para fabricar las actuales celdas fotovoltaicas ultrafinas.
En el estudio publicado en la revista «Nature Photonics», los investigadores describen cómo una distribución uniforme de átomos de plata y bismuto en el material de la celda fotovoltaica condujo a una mayor absorción de la luz que la observada en otros materiales fotovoltaicos. Esto permitió generar más energía. Además, sus celdas fotovoltaicas de 30 nm de grosor, respetuosas con el medio ambiente, lograron una eficacia impresionante de conversión de energía del 9,17 %, lo que significa que el 9,17 % de la energía generada por la luz solar se convirtió en electricidad. Las celdas también mantuvieron una alta estabilidad en condiciones ambientales, lo que sugiere una menor degradación de la celda durante largos períodos.
«Estamos encantados de que nuestra modelización informática haya contribuido a aumentar tanto el rendimiento de estas celdas solares a base de bismuto», señala Seán Kavanagh, investigador doctoral y coautor del estudio, del University College de Londres, entidad anfitriona del proyecto DISCOVER, en una noticia publicada en el sitio web de la universidad. Basándose en modelos de mecánica cuántica, a veces los cálculos debían realizarse en más de diez mil unidades centrales de procesamiento, en una red que funcionaba de forma simultánea durante veinticuatro horas.
Mucho más finas que las celdas fotovoltaicas de silicio
Los nanocristales a base de bismuto no solo están formados por elementos no tóxicos y abundantes en la naturaleza, sino que también son baratos de producir. Según comentan los investigadores, el material de la celda fotovoltaica es entre diez y cincuenta veces más delgado que los actuales instrumentos fotovoltaicos de capa fina. Además, es 1.000 veces más fino que los instrumentos fotovoltaicos de silicio, que son voluminosos, caros y requieren mucha energía para su fabricación. «Los resultados muestran cómo nuestra investigación, que examina la química y la física subyacentes de los materiales, puede ayudar a diseñar dispositivos de alto rendimiento y bajo coste y a apoyar una economía ecológica», comenta Kavanagh.
«Los dispositivos descritos en este estudio establecen un récord entre las celdas fotovoltaicas inorgánicas respetuosas con el medio ambiente, de baja temperatura y procesadas en disolución, en lo que respecta a la estabilidad, el factor de forma y el rendimiento», afirma en la misma noticia el autor principal del estudio y catedrático Gerasimos Konstantatos, del Instituto de Ciencias Fotónicas (España), entidad anfitriona del proyecto HEINSOL y socio del proyecto PREBIST. «Estamos entusiasmados con los resultados y seguiremos avanzando en esta línea de estudio para explotar las intrigantes propiedades [de los nanocristales diseñados con precisión] en instrumentos fotovoltaicos, así como en otros dispositivos optoelectrónicos».
El aumento sustancial de la eficacia de las celdas fotovoltaicas logrado hasta la fecha con el apoyo de los proyectos HEINSOL (Hierarchically Engineered Inorganic Nanomaterials from the atomic to supra-nanocrystalline level as a novel platform for SOLution Processed SOLar cells), PREBIST (COFUND BIST PREDOCTORAL PROGRAMME) y DISCOVER (Design of Mixed Anion Inorganic Semiconductors for Energy Conversion) sugiere que es posible mejorarlas aún más. Tal como afirma Kavanagh: «El objetivo es mejorar aún más la eficacia para que sea comparable con la de las celdas fotovoltaicas de silicio».
