Actualidad fotovoltaica

Se sigue investigando en distintas aproximaciones a la energía solar fotovoltaica para que algún día ésta sea rentable y barata.

Muchos grupos de investigadores siguen estudiando sobre la posibilidad de conseguir una energía solar barata. Los logros que pasamos a relatar a continuación representan sólo una pequeña parte del esfuerzo realizado en los últimos meses.

Zanjas de energía

Uno de los inconvenientes de las células solares fotovoltaicas de semiconductores, además de su precio, es el escaso rendimiento que tienen. Casi toda la energía que incide simplemente se pierde en forma de calor. Esto se debe a que la zanja de energía que hay entre la banda de valencia y conducción de un semiconductor es fija. Si se recibe un fotón con menor energía que esa zanja un electrón no puede pasar de una banda a otra, no lo absorbe y esa energía se pierde en forma de calor. Sólo con fotones de energía igual o superior a esa zanja de energía se consigue movilizar cargas y, por tanto, producir electricidad. Recordemos que la energía de un fotón es directamente proporcional a su frecuencia, por lo que fotones de ciertos colores no producen energía en estas células al no ser absorbidos por los electrones.
La solución típica a este problema se consigue con células multicapas en las que se crean un sándwich de varios semiconductores con distintas zanjas de energía, de este modo si un fotón no es captado por una capa lo será por otra, absorbiéndose así fotones de una gran variedad de colores (frecuencias). Con este sistema se llega a rendimientos muy elevados de más del 40%, pero el proceso de fabricación hace que estas células sean carísimas, pues llegan a constar de hasta 18 láminas distintas. La única posibilidad comercial para este tipo de células es usarlas en sistemas con concentradores ópticos que complican todo el sistema.

Plasmones

Quizás sea interesante tratar de mejorar la absorción de la luz por parte de las células fotovoltaícas, independientemente del tipo que sean, tal y como lo están haciendo investigadores de la universidad de Stanford [2]. La idea de Mike McGehee, Yi Cui, Mark Brongersma y Michael Graetzel es usar plasmones para producir energía solar de forma barata con células fotovoltaica de lámina delgada.
Gracias al uso de plasmones se puede absorber luz con láminas muy delgadas que usen muy poco material. El uso de plasmones se está investigando mucho en la actualidad por sus aplicaciones en dieléctricos, telecomunicaciones, computación y microelectrónica.
Los plasmones no son más que estados excitados, oscilaciones de plasma, de los electrones de los metales cuando sobre ellos incide la luz. Se puede decir que un plasmón es una cuasipartícula. Todos experimentamos un poco lo que son los plasmones todas las mañanas en el espejo del cuarto de baño. Un espejo no es más que un vidrio con un recubrimiento metálico por detrás. Cuando la luz incide sobre esa lámina los electrones del metal reaccionan oscilando y hacen que los fotones de luz reboten. Cuando la luz ilumina una estructura metálica nanoestructurada estos electrones difunden la luz en muchas direcciones. Y es este efecto el que se podría aplicar a las células solares. La idea es aumentar la complejidad de estas nanoestructuras para manipular el flujo de luz con gran control y que el material fotovoltaico absorba así mucha más luz.