Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad Nacional de Incheon en Corea muestra cómo hacer una célula solar completamente transparente.
En un nuevo estudio publicado en Journal of Power Sources, un equipo internacional de investigadores, dirigido por el profesor Joondong Kim de Corea, muestra la primera célula solar transparente. Su innovadora técnica descansa sobre una parte concreta de la célula solar: la heterounión, formada por finas películas de materiales encargados de absorber la luz. Al combinar las propiedades únicas de los semiconductores de dióxido de titanio y óxido de níquel, los investigadores pudieron generar una célula solar transparente y eficiente.
Cinco años después del acuerdo climático de París, todos los ojos están puestos en el progreso del mundo hacia un futuro libre de carbono. Una parte crucial de este objetivo implica la transición energética de los combustibles fósiles a las fuentes renovables, como el sol, el agua, el viento y la energía de las olas. Entre ellos, la energía solar siempre ha tenido la mayor esperanza en la comunidad científica, como la fuente de energía más confiable y abundante en la Tierra. En las últimas décadas, las células solares se han vuelto más baratas, más eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Sin embargo, las células solares actuales tienden a ser opacas, lo que impide su uso más amplio e integración en materiales cotidianos, limitadas a alinearse en techos y en granjas solares remotas.
Pero, ¿Qué pasaría si los paneles solares de próxima generación pudieran integrarse en ventanas, edificios o incluso en pantallas de teléfonos móviles? Esa es la esperanza del profesor Joondong Kim del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Incheon, Corea. En un estudio reciente publicado en Journal of Power Sources, él y sus colegas detallan su último invento: una celda solar completamente transparente. “Las características únicas de las células fotovoltaicas transparentes podrían tener varias aplicaciones en diferentes tecnologías”, dice el Prof. Kim.
La idea de las células solares transparentes es bien conocida, pero esta nueva aplicación en la que los científicos han podido llevar esta idea a la práctica es un nuevo hallazgo crucial. En la actualidad, los materiales que hacen opaca a la célula solar son las capas semiconductoras, encargadas de captar la luz y traducirla en corriente eléctrica. Por lo tanto, el profesor Kim y sus colegas analizaron dos materiales semiconductores potenciales, identificados por investigadores anteriores por sus propiedades.
El primero es el dióxido de titanio (TiO2), un semiconductor muy conocido que ya se utiliza mucho para fabricar células solares. Además de sus excelentes propiedades eléctricas, el TiO2 también es un material respetuoso con el medio ambiente y no tóxico. Este material absorbe la luz ultravioleta (una parte del espectro de luz invisible a simple vista) mientras deja pasar la mayor parte del rango de luz visible. El segundo material investigado para hacer esta unión fue el óxido de níquel (NiO), otro semiconductor conocido por tener una alta transparencia óptica. Como el níquel es uno de los elementos que abundan en la niebla en la Tierra y su óxido se puede fabricar fácilmente a bajas temperaturas industriales, el NiO también es un gran material para fabricar células ecológicas.
La celda solar preparada por los investigadores estaba compuesta por un sustrato de vidrio y un electrodo de óxido metálico, encima del cual depositaron finas capas de los semiconductores (primero TiO2, luego NiO) y una capa final de nanocables de plata, actuando como el otro electrodo en la celda. Hicieron varias pruebas para evaluar la absorbancia y transmitancia de la luz del dispositivo, así como su efectividad como célula solar.
Sus hallazgos fueron alentadores; con una eficiencia de conversión de energía del 2,1%, el rendimiento de la celda fue bastante bueno, dado que apunta solo a una pequeña parte del espectro de luz. La celda también respondió muy bien y funcionó en condiciones de poca luz. Además, más del 57% de la luz visible se transmite a través de las capas de la célula, lo que le da a la célula este aspecto transparente. En la parte final de su experimento, los investigadores demostraron cómo su dispositivo podría usarse para alimentar un motor pequeño. “Si bien esta innovadora celda solar está todavía en su inicio, nuestros resultados sugieren fuertemente que es posible una mejora adicional para la energía fotovoltaica transparente optimizando las propiedades ópticas y eléctricas de la celda”, sugiere el Prof. Kim.
Ahora que han demostrado la practicidad de una celda solar transparente, esperan mejorar aún más su eficiencia en un futuro próximo. Sólo una mayor investigación puede decir si realmente se convertirán en una realidad, pero a todos los efectos, esta nueva tecnología abre una ventana, literalmente, hacia el futuro de la energía limpia.
Crédito imagen: Joondong Kim
