El coste de los productos tecnológicamente avanzados disminuye drásticamente con el número de unidades producidas, lo que dificulta que las nuevas tecnologías desbanquen a las viejas. Los paneles solares que ahora mismo acaparan el mercado están basados en cristales de silicio, el mismo material semiconductor que se usa en la industria microelectrónica (hoy sería más apropiado llamarla nanoelectrónica). En un futuro próximo el silicio continuará dominando el mercado fotovoltaico por la inercia del capital ya invertido. Pero desde hace décadas existe una tecnología mucho más eficiente y con el potencial de ser mucho más rentable. Esta es la tecnología fotovoltaica de concentración, que usando óptica de bajo coste concentra la luz sobre pequeñas células solares fabricadas con materiales exóticos. Estas células son capaces de producir mil veces más potencia por unidad de área que una célula convencional, compensando el mayor coste de fabricación. El diseño y los materiales usados en estas células son esencialmente los mismos que en los LEDs (light emitting diodes).
Los LEDs han existido desde hace más de 50 años, y durante décadas ni se planteaba la posibilidad de usar estos de forma masiva en sustitución de las bombillas convencionales. Eran demasiado caros, y la luz que producían no era adecuada, ni suficientemente intensa. Hoy las bombillas LED consumen diez veces menos energía que las incandescentes y su precio ha disminuido hasta hacerlas ventajosas frente a las viejas tecnologías.Un aumento de eficiencia de un 1% en las bombillas que utilizamos, supone, a escala global, un ahorro energético equivalente a la producción de una central nuclear.
Un LED y una célula solar de concentración son casi el mismo dispositivo. Si uno pone un LED al sol, este produce electricidad, y si uno aplica corriente eléctrica a una célula solar de concentración, esta emite luz como un LED. Por lo tanto es de esperar que las mejoras en los procesos de producción de los LEDs repercutan de forma indirecta en un aumento de la competitividad de las células de concentración, dando a estas por fin una oportunidad de competir con las células de silicio. Pero hay otro factor que acabará inclinando la balanza a favor de las células solares de concentración: la nanotecnología.
Las células de concentración, con su enorme ventaja en términos de potencia producida por unidad de área, son las que más se van a beneficiar de los avances que se están produciendo en el campo de la nanotecnología, ya que el coste de fabricar nanoestructuras depende del área a cubrir.
En el Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC), en colaboración con Instituto de Energía Solar (UPM), trabajamos en estudiar y optimizar cada uno de los aspectos de estos dispositivos con especial énfasis en las oportunidades que ofrecen las nuevas técnicas de nanofabricación y los recientes avances en la comprensión de la interacción de la luz y los electrones con estructuras de tamaño nanométrico. Nanoestructurando la cara frontal de las células solares estamos minimizando las perdidas por reflexión de luz, y estamos aprendiendo como hacer que los contactos metálicos se vuelvan casi totalmente transparentes a la luz solar.
Fabricando nanoestructuras semiconductoras tales como puntos e hilos cuánticos, sintonizamos el espectro de absorción de las células para adecuarlo al espectro solar. Son pequeños pasos continuando un camino empezado por otros, de los que intentamos copiar no solo las buenas ideas, sino también el optimismo y la paciencia.
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