Energía solar ultra-eficiente

Harry Atwater cree que su laboratorio podría hacer un aparato que produzca más del doble de la energía solar generada por los paneles actuales. La hazaña es posible, dice este profesor en ciencia de los materiales y física aplicada, gracias a los recientes avances en la manipulación de la luz en escala muy chica.

Los paneles solares que actualmente están en el mercado consisten en células hechas de un solo material semiconductor, generalmente silicio. Como el material absorbe sólo una banda angosta del espectro solar, se pierde mucha energía en forma de calor: esos paneles convierten por lo general menos de 20% de esa energía en electricidad. Pero el aparato que Atwater y sus colegas tienen en mente tendrá una eficiencia de por lo menos 50%.

Usaría un diseño que parte la luz solar, como un prisma, en seis a ocho longitudes de onda, cada una de las cuales producen un color diferente de luz. Cada color sería luego enviado a una célula hecha con un semiconductor que la puede absorber.

El equipo de Atwater está trabajando en tres diseños. En uno de ellos, (para el cual el grupo ya hizo un prototipo) la luz solar se junta en un recipiente de metal reflectivo y dirigido en un ángulo específico hacia una estructura hecha de un material aislante transparente. Esa estructura transparente está forrada por el exterior con múltiples células solares, cada una hecha con una de sis a ocho semiconductores diferentes. Una vez que la luz entra en el material, encuentra una serie de filtros ópticos delgados. Cada uno permite que pase sólo un color para iluminar una célula que lo puede absorber; los restantes colores son reflejados hacia otros filtros diseñados para dejarlos pasar.

Otro diseño emplearía filtros ópticos en nanoescala que podría filtrar luz proveniente de todos los ángulos. Y un tercero usaría un holograma en lugar de filtros para partir el espectro. Si bien estos diseños son diferentes, la idea básica es la misma: combinar convencionalmente células con técnicas ópticas para aprovechar eficientemente el amplio espectro de la luz solar y desperdiciar mucha menos energía.

Todavía no se sabe cuáles de los tres diseños ofrecerá el mejor desempeño, dice Atwater. Pero los aparatos serían menos complejos que muchos aparatos electrónicos actualmente en el mercado, dice, lo que le da confianza que una vez que fabrique un prototipo optimizado, podría comercializarse con facilidad.

Según Atwater, lograr mayor eficiencia en los diseños solares debería ser el primer objetivo de la industria, porque es la mejor herramienta que tenemos para reducir el costo de la energía solar. Los precios de los paneles solares se desplomaron en los últimos años, de modo que seguir tratando de hacerlos menos caros tendría poco impacto en el costo general del sistema de energía solar. Si en cambio se logra hacer más eficientes los módulos se necesitarían menos paneles para producir la misma cantidad de energía y los costos de hardware y de instalación se reducirían notablemente.