En la imagen: sistema fotovoltaico integrado en el edificio

¿Has visto alguna vez una noticia sobre un nuevo descubrimiento en tecnología solar que promete revolucionar el mundo entero? Las promesas de nuevos materiales y nuevos avances en eficiencia son ciertamente titulares que llaman la atención.

Hemos venido a decirte que no te creas todos los titulares. Algunas tecnologías novedosas están a muchos años (si no décadas) de ser viables, mientras que otras es posible que nunca prosperen.

En el mundo ya existen tecnologías solares increíbles y muy eficientes que están revolucionando la forma en la que generamos y usamos la electricidad. La tecnología existente ha bastado para conseguir que la Agencia Internacional de la Energía diga que la energía solar es la “fuente de electricidad más barata de la historia”. Y eso fue en 2020.

Efectivamente, ya tenemos la tecnología necesaria para que el 100 % de la energía que utilizamos sea renovable. Tomando prestada una frase de Jigar Shah, solo tenemos que “implementar, implementar, implementar”.

Una vez dicho esto, hay avances que seguramente continúen mejorando y aumentando nuestras tecnologías actuales. Entre estos se encuentran nuevos materiales, nuevas formas de fabricar paneles solares y nuevos lugares donde instalarlos. Vamos a echar un vistazo a algunos de los últimos avances, por qué importan y cuánto tardarán en tener una repercusión real.

Por qué algunos avances importan y otros no

Los avances tecnológicos que importan tiene un par de cosas en común:

• Mejoran de forma realista tecnologías existentes.
• Son viables comercialmente o tienen una vía para serlo.

Hay varias formas en las que puede mejorarse la tecnología solar actual:

• Aumentar su eficiencia.
• Mejorar la disponibilidad y reducir la toxicidad de los materiales.
• Reducir la dificultad o el costo de fabricación.
• Mejorar su vida útil.
• Descubrir nuevos usos de la tecnología.

Las tecnologías que explicaremos más abajo mejoran las ya existentes de una o más de estas formas. Además, todas están en uso actualmente o casi listas para empezar a usarse.

Células solares de heterounión y en tándem de silicio

Un tipo de célula solar de heterounión. Imagen: Sinovoltaics

• ¿Qué problema resuelve??: Aumenta la eficiencia de las células solares
• ¿Cuándo estará disponible?: Ahora
• ¿Hay margen de mejora?: Sí
• ¿Qué tan importante será su impacto?: Significativo

Estas tecnologías no son exactamente nuevas, de hecho, la célula de heterounión se inventó en los 70 y lleva décadas disponible en paneles solares en el mercado. No obstante, entenderlas es de vital importancia para comprender cómo mejorarán los paneles solares en los próximos años.

El “hetero” en heterounión hace referencia a las diferentes capas de material semiconductor intercaladas para formar una célula solar. Las células de heterounión de silicio (SHJ) contienen una capa base de silicio cristalino recubierta con capas finas de silicio amorfo.

Cada capa puede generar electricidad de los diferentes rangos de longitudes de onda de luz, lo que hace que toda la célula sea más eficiente que la célula solar de silicio tradicional, que solo tiene una capa de material semiconductor.

Tradicionalmente, las células de heterounión han sido más difíciles de producir que las células solares de silicio normales, sin embargo, los nuevos avances en materiales harán que sea más viable económicamente cambiar el proceso para los fabricantes. Uno de esos avances es la célula solar en tándem, que agrupa capas adicionales superfinas para hacer la célula todavía más eficiente.

Para fabricar las células solares en tándem, los investigadores necesitan encontrar nuevos materiales que presenten las propiedades necesarias. Estas incluyen la perovskita y los puntos cuánticos que explicaremos a continuación.

Perovskita

Células solares de capa fina vs. células en tándem de perovskita. Fuente de la imagen: U.S. DOE

• ¿Qué problema resuelve?: Aumenta la eficiencia de la célula y reduce su costo y peso
• ¿Cuándo estará disponible?: 1 - 2 años
• ¿Hay margen de mejora?: Sí
• ¿Qué tan importante será su impacto?: Potencialmente enorme

La perovskita es un tipo de material descubierto en Rusia en 1839. Tiene una estructura cristalina distintiva que puede formarse cuando varios elementos diferentes se combinan para formar moléculas y muchos de ellos son semiconductores.

Hay tres razones principales por las que la perovskita es tan interesante para los investigadores de tecnologías solares:

• Son relativamente fáciles de fabricar sin procesos especiales de altas temperaturas.
• Pueden depositarse sobre las superficies de forma sencilla usando líquido o vapor.
• Pueden “ajustarse” para producir electricidad de varias longitudes de ondas de luz, lo que significa que pueden capturar fotones que las células de silicio no.

Por desgracia, es difícil mantener funcionando la perovskita durante décadas porque se descompone al exponerse al oxígeno y la humedad. Sin embargo, los avances de los últimos años han mejorado considerablemente la estabilidad de las células solares de perovskita, y las empresas están muy cerca de poner a la venta productos comerciales de este material.

Como hemos mencionado anteriormente, los primeros usos de la perovskita serán en las células solares de heterounión y en tándem, compuestas por finas capas de perovskita que absorberán los fotones de determinadas longitudes de onda de luz, y capas de silicio que absorberán otras longitudes de onda.

Gracias a la combinación de sus propiedades, estas células superarán la posible eficiencia de usar solo silicio. En un futuro más lejano, es posible que la perovskita reduzca en gran medida el costo de producir células solares porque los materiales son fáciles de fabricar y pueden aplicarse en capas extremadamente finas sobre superficies flexibles. Puedes leer más sobre las células solares de perovskita aquí.

En el futuro, la perovskita quizá sea viable por sí sola en configuraciones en tándem, potencialmente estabilizada o en combinación con puntos cuánticos. No obstante, estas tecnologías están a muchos años de ser viables.

Instalar paneles en diferentes lugares

Este sistema de energía solar agrovoltaico en Mallemort (Francia) ha ayudado a que los manzanos necesiten menos agua. Imagen: Sun’Agri

• ¿Qué problema resuelve?: La instalación de la energía solar
• ¿Cuándo estará disponible?: Ahora
• ¿Hay margen de mejora?: Sí
• ¿Qué tan importante será su impacto?: Medio

Uno de los mayores desafíos en relación a la instalación de paneles solares es averiguar dónde ponerlos. En SolarReviews somos partidarios de las instalaciones en tejados residenciales, pero entendemos que no todos los propietarios de viviendas pueden beneficiarse de la energía solar. En muchos sitios, los barrios residenciales reciben mucha sombra y, además, se debe reemplazar el tejado antes de instalar paneles solares, por lo que va a pasar bastante tiempo antes de que se instale la energía solar en un número suficiente de hogares.

Los lugares que pueden beneficiarse de los paneles solares y no tienen mucha sombra son las presas, canales y las tierras de cultivo. Al construir nuevas instalaciones solares en estos lugares que ya existen, podemos generar mucha electricidad nueva mientras mejoramos las funciones actuales de los espacios debajo de los paneles.

Los denominados sistemas flotavoltaicos son lo que parecen: paneles solares flotantes. Estas instalaciones usan un sistema de montaje diseñado específicamente para reposar sobre cuerpos de agua y ofrece múltiples beneficios como:

• Mejorar la calidad del agua y reducir la evaporación.
• El agua proporciona refrigeración a los paneles solares, lo que les permite funcionar de forma más eficiente.
• Pueden instalarse sobre cuerpos de agua en centrales eléctricas existentes.

La mayor instalación de paneles solares flotantes en EE. UU. se encuentra sobre la planta de tratamiento de aguas de una ciudad de New Jersey. Fuente de la imagen: Solar Power World

Un recurso complementario a las instalaciones de paneles solares flotantes son las instalaciones en canales. Estados Unidos tiene miles de millas de canales propiedad del gobierno federal que proporcionan agua para beber, para la agricultura y para centrales eléctricas existentes. Los beneficios de cubrir esos canales con paneles solares resultaría no solo en una gran cantidad de nueva producción de energía, sino también en una reducción importante de la evaporación en zonas propensas a la sequía. Es una situación ventajosa para todos que debería llevarse a cabo lo antes posible.

La agrovoltaica es la práctica de instalar paneles solares en campos de cultivo para generar electricidad, así como mejorar las ganancias del agricultor. También denominados “solar sharing”, la agrovoltaica puede usarse para mejorar la protección de los cultivos, proporcionar un uso extra a los terrenos de pastoreo y disminuir el uso de agua de riego.

Los paneles solares crean sombra, la cual es beneficiosa para cultivos como los tomates y el maíz, y reduce la necesidad de riego de cultivos como las acelgas, las espinacas y la lechuga, a la vez que protege la cosecha. Además, los paneles también producen electricidad que se usa para dar energía a los edificios y el equipo de la granja, y para reducir las facturas de electricidad del agricultor.

En menor medida, otras configuraciones como los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios y las barreras acústicas fotovoltaicas instaladas en las carreteras pueden proporcionar energía solar a lugares dónde la infraestructura existente no será desplazada.

Conclusiones finales

Los investigadores siguen estudiando nuevos avances en el ámbito de la tecnología solar, y cuál sería el mejor uso de los paneles solares en embalses, canales y campos de cultivo. Una de las mejores cosas de trabajar en el sector de las energías limpias es poder ver y leer sobre todos los avances interesantes que suceden cada día por todo el mundo.

No obstante, la realidad es que la tecnología que existe actualmente es suficiente para llevarnos a un futuro con energía completamente renovable. Qué tan rápido suceda depende solo de la disposición de los gobiernos de todo el mundo de priorizar la construcción de producción de energía renovable, almacenamiento de energía y sistemas de transmisión.

Si estás listo para dar un pequeño paso hacia el avance de la energía renovable, usa nuestra calculadora para ver el costo y el ahorro estimado de instalar paneles solares en tu casa.