Investigadores suecos desarrollan un nuevo tipo de célula solar capaz de aprovechar más espectro que las células convencionales

Investigadores de la Universidad de Lund (Suecia) han desarrollado un nuevo tipo de célula solar, formada por minúsculas antenas de nanocables que recogen la radiación solar, capaz de aprovechar más espectro que las células solares convencionales y que podría utilizarse para suministrar energía a satélites espaciales.

La nueva tecnología se une a un creciente número de proyectos diseñados para aprovechar la energía solar en el espacio, algunos de los cuales, en un movimiento que suena más a ciencia ficción que a ciencia, incluso esperan transportar la energía cosechada de vuelta a la Tierra en forma de microondas.

Las nuevas células de la Universidad de Lund están formadas por un nanocable compuesto de tres materiales diferentes que reaccionan a las distintas longitudes de onda de la luz solar.

Los prototipos de las nuevas células, desarrollados por los físicos del estado sólido Magnus Borgström y Lukas Hrachowina, fueron lanzados a la órbita terrestre hace unos días, y el satélite que alimentarán entrará en funcionamiento en la primavera boreal.

Célula en tándem

La nueva tecnología es una forma de célula en tándem -células con distintas bandas de separación que pueden captar más energía de la luz solar de amplio espectro-, pero a diferencia de las células en tándem actuales, que suelen combinar distintos materiales semiconductores sobre una base de silicio, el nuevo prototipo se compone de finísimas barras de material semiconductor sobre un sustrato, lo que le confiere una menor cantidad de material por unidad de superficie, reduciendo costes y mejorando la sostenibilidad.

Borgström confía en que las células puedan aumentar enormemente la eficiencia solar en comparación con las actuales células solares de silicio comerciales, que suelen rondar el 20%.

"Las células solares de silicio han alcanzado su límite máximo de eficiencia", afirma. Por eso ahora nos centramos en desarrollar células solares en tándem". Las variantes instaladas en los satélites son demasiado caras para colocarlas en un tejado".

Las varillas nanométricas están compuestas por tres materiales que contienen distintas cantidades de indio, arsénico, galio y fósforo. En el laboratorio, los investigadores han logrado hasta ahora una modesta eficiencia del 16,7%, pero su colega de Lund Yang Chen ha demostrado que las células tienen potencial para alcanzar una eficiencia del 47%.

Enormes ventajas

Para llevar las células más lejos, el equipo optimizará los diodos triples mejorando las uniones túnel que conectan los distintos materiales de la estructura.

Según el equipo de investigación, las células de nanocables presentan dos grandes ventajas frente a las células en tándem convencionales: son lo bastante duraderas como para soportar la radiación espacial y pueden absorber más luz.

"Una lámina de nanocables puede compararse a un lecho de clavos", explica Borgström. "Si aparecieran algunos protones agresivos, lo que ocurre de vez en cuando, probablemente aterrizarían entre los alambres y si por casualidad eliminaran algunos alambres, no importaría mucho. El daño podría ser peor si aterrizaran en una película fina normal".

Las células han sido instaladas en un satélite de investigación puesto en órbita en enero por investigadores asociados del Instituto Tecnológico de California (Caltech) estadounidense.

Lo más probable es que las células de nanohilos construidas por Lund y Caltech se utilicen exclusivamente para alimentar satélites, pero entre las comunidades de células solares y espacial se susurran ambiciones más ambiciosas.

Instaladas en un satélite

En declaraciones a Nature, James Carpenter, codirector de la iniciativa Solaris, un estudio de viabilidad de la Agencia Espacial Europea (ESA) que pretende desarrollar matrices solares espaciales que puedan transmitir su energía a la Tierra, afirmó que un proyecto tan ambicioso es factible a largo plazo. "No hay nada descabellado que requiera una nueva física", afirma.

Un conjunto de este tipo tendría que tener kilómetros de ancho, estar fabricado con materiales ligeros y eficientes y ser capaz de soportar una radiación intensa. La energía recogida de estos rayos tendría que convertirse en microondas que pudieran transportarse a través de la atmósfera sin perder mucha energía y recibirse en sistemas receptores de kilómetros de ancho.

Pero, según los expertos, para que un sistema de este tipo sea viable se necesitaría una investigación exhaustiva: convertir la energía producida en microondas y luego de nuevo en electricidad en tierra sería, con la tecnología actual, profundamente ineficiente.