Células solares casi invisibles de Singapur abren puertas a la generación de energía en ventanas

Una innovadora tecnología desarrollada en Singapur promete cambiar la forma en que concebimos la generación de energía solar. Un equipo de científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU) ha logrado crear células solares transparentes y ultradelgadas, basadas en perovskita, que tienen la capacidad de producir electricidad incluso en condiciones de luz indirecta o difusa. Este avance abre la posibilidad de integrar la generación de energía en superficies cotidianas como ventanas de edificios, lentes de gafas inteligentes o cristales de automóviles, marcando un hito en la búsqueda de soluciones energéticas sostenibles y de menor impacto visual.

El desarrollo, publicado en la revista ACS Energy Letters, se distingue por la fabricación de células con un grosor de apenas 10 nanómetros. Para poner esta cifra en perspectiva, un cabello humano mide aproximadamente 70.000 nanómetros. La investigación, liderada por la profesora asociada Annalisa Bruno, se centra en la versatilidad de la perovskita, un material semiconductor que ofrece capacidades que el silicio convencional no puede igualar. La clave de esta tecnología reside en su capacidad para operar eficientemente sin depender exclusivamente de la luz solar directa, una limitación importante para los paneles solares tradicionales, especialmente en entornos urbanos densos con frecuentes nubosidades o fachadas verticales.

El potencial de esta tecnología es considerable, especialmente si se considera que los edificios son responsables de cerca del 40% del consumo energético mundial. La posibilidad de convertir las fachadas de los rascacielos en generadores de energía podría aportar cientos de megavatios-hora al año, lo suficiente para cubrir el consumo de un número significativo de hogares. Los cálculos preliminares sugieren que la aplicación de esta tecnología en la fachada acristalada de un gran edificio podría abastecer el consumo anual de unos 100 apartamentos de cuatro habitaciones.

Fabricación y Transparencia: Un Equilibrio Delicado

El proceso de fabricación de estas células solares transparentes se basa en la evaporación térmica en vacío. Los materiales se calientan hasta evaporarse en una cámara de vacío y luego se depositan sobre una superficie, formando una película ultrafina y uniforme. Este método, libre de disolventes tóxicos y de los defectos comunes en otros procesos, es compatible con los métodos industriales ya utilizados en la fabricación de semiconductores a gran escala. Esto acorta significativamente el camino hacia una posible producción industrial.

Uno de los aspectos más revolucionarios de esta tecnología es su transparencia. Las células son semitransparentes y de color neutro, lo que permite que la luz visible atraviese la superficie sin alterar drásticamente su apariencia. El modelo semitransparente de 60 nanómetros permite el paso del 41% de la luz visible, manteniendo una eficiencia de conversión del 7,6%. Sin embargo, existe una tensión inherente entre transparencia y eficiencia: cuanto mayor es la transparencia, menor es la eficiencia de generación de energía. Los investigadores han identificado la célula de 30 nanómetros como un punto óptimo que equilibra ambas variables, aunque deja pasar menos luz visible que el modelo de 60 nanómetros.

Datos clave

• Material: Célula solar ultradelgada basada en perovskita
• Grosor: Mínimo de 10 nanómetros
• Generación de energía: Bajo luz directa e indirecta
• Transparencia (modelo 60nm): 41% de luz visible
• Eficiencia (modelo 60nm semitransparente): 7,6%
• Método de fabricación: Evaporación térmica en vacío

Estabilidad y Durabilidad: Próximos Desafíos

A pesar de los avances prometedores, la estabilidad a largo plazo y la durabilidad de las células de perovskita siguen siendo áreas críticas que requieren mayor investigación y desarrollo. Los datos del estudio indican que las células de 100 nanómetros pueden operar hasta 15.400 horas antes de degradarse al 80% de su rendimiento inicial, mientras que las de 60 nanómetros aguantan 5.800 horas y las de 10 nanómetros, 4.100 horas. Estas cifras, aunque significativas en un entorno de laboratorio, deben ser validadas en condiciones reales de exposición a la intemperie, cambios de temperatura y uso prolongado.

El profesor Sam Stranks de la Universidad de Cambridge, en un comentario independiente al estudio, destaca que si bien el equilibrio entre transparencia y generación es prometedor, las pruebas críticas futuras se centrarán en la estabilidad a largo plazo, la durabilidad y el rendimiento en superficies de gran tamaño. La industria de semiconductores ya está familiarizada con los procesos en vacío, lo que sugiere una ruta viable para la producción a gran escala, pero la resistencia de estos materiales en aplicaciones del mundo real es un factor determinante para su adopción masiva.

Relevancia para Venezuela

Este avance en tecnología solar podría tener implicaciones significativas para Venezuela, un país con un enorme potencial en recursos energéticos pero que enfrenta desafíos en su infraestructura eléctrica. La capacidad de integrar generación de energía limpia y de bajo impacto visual en edificios existentes podría ser una solución complementaria para diversificar la matriz energética y mejorar la resiliencia del suministro eléctrico, especialmente en zonas urbanas. La tecnología de células solares transparentes podría, en el futuro, permitir que edificios públicos, oficinas y hogares en Venezuela generen parte de su propia electricidad a través de sus ventanas, reduciendo la dependencia de la red central y mitigando problemas de suministro. Además, para la diáspora venezolana, esta tecnología podría abrir nuevas vías para la autosuficiencia energética en sus hogares y establecimientos.

El camino hacia la implementación comercial de estas células solares transparentes aún presenta obstáculos, principalmente en cuanto a la durabilidad y la escalabilidad de la producción. Sin embargo, el hecho de contar con un método de fabricación compatible con la industria, células que funcionan con una fracción de la luz disponible y un grosor que las hace prácticamente invisibles, sienta las bases para una nueva era en la energía solar urbana. El potencial para transformar millones de metros cuadrados de cristal en superficies generadoras de energía es inmenso, y Singapur está liderando el camino en esta fascinante frontera de la tecnología.

Fuente: Xataka – El fin de los tejados llenos de paneles: Singapur logra una célula solar casi invisible que genera energía hasta en la sombra (https://www.xataka.com/energia/fin-tejados-llenos-paneles-singapur-logra-celula-solar-casi-invisible-que-genera-energia-sombra)