Generando electricidad con el cristal de la ventana

Que generar electricidad a partir de energía solar puede ser una buena idea es algo de lo que ya estaban absolutamente convencidos los ingenieros de los Laboratorios Bell cuando en 1954 desarrollaron la primera célula solar de silicio. Los dispositivos iniciales apenas superaban el tamaño de una hoja de afeitar y eran capaces de transformar en energía aproximadamente un 6% de la luz solar que captaban. Su invención daba paso al auge de la fotovoltaica, la conversión directa de la luz del sol en electricidad a través de células solares. La tecnología se ha generalizado prácticamente a todos los niveles, desde pequeños aparatos como calculadoras de bolsillo hasta el espacio exterior, donde los satélites se abastecen de energía solar.

Fuerte crecimiento a bajo nivel

En Alemania, la energía fotovoltaica apenas cuenta hoy día con una cuota de mercado del 2%, aunque con una fuerte tendencia al alza. Según datos de la Asociación Federal de la Energía Solar, la producción de electricidad a partir de energía solar aumentó en Alemania en un 60% en 2011 con respecto al año anterior. Un nuevo récord que podría tener continuidad en los próximos años. El gobierno alemán aprobó el año pasado el denominado "cambio energético", que debería elevar la cuota de las energías renovables hasta el 35% sobre el total de fuentes energéticas en el horizonte de 2020. En resumen, el doble del porcentaje actual. Para alcanzar dicho objetivo se confía sobre todo en la energía eólica, pero también en la solar.

El porcentaje de electricidad solar podría ascender rápidamente también a nivel global. Según datos del Banco Sarasin, en Suiza, las placas solares podrían suministrar alrededor de 620 Gigavatios de potencia de aquí a 2020. Una cifra que equivale a la capacidad de 440 centrales nucleares de gran tamaño. A modo de comparación: a finales de 2010, las células solares instaladas en todo el mundo generaban solamente 42 gigavatios.

Fotovoltaica orgánica

Las células solares de silicio siguen dominando el mercado de las placas fotovoltaicas. Según datos del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar, el 90% de los paneles que se fabrican tienen como base al silicio, lo que supone importantes inconvenientes: las materias primas utilizadas son caras y tóxicas, el duro silicio hace que los paneles sean inflexibles y su reciclaje es dificultoso. Es por ello que investigadores de todo el mundo se devanan los sesos buscando posibles alternativas. "La fotovoltaica siempre se caracterizó por ser abordada desde numerosos enfoques", explica Karl Leo, director del Instituto de Fotofísica Aplicada (IAPP, por las siglas en alemán). Leo investiga, junto con su equipo, la conocida como fotovoltaica orgánica. Es decir, aquella fotovoltaica en la cual los denominados semiconductores se basan en materiales orgánicos. Entre ellos figuran el carbono, el hidrógeno y el oxígeno. Se trata de materiales presentes en cualquier rincón del mundo y a priori inagotables, lo que los convierte también en muy económicos. Según Leo, las diferentes posibles aplicaciones son muy numerosas: "entre ellas, por ejemplo, centrales eléctricas, tejados de viviendas o celulares".

Las células que desarrolla el IAPP son muy flexibles e "imprimibles" prácticamente sobre cualquier superficie. Por ejemplo, en los cristales de las ventanas, sobre papel, plásticos o tejidos. Pronto, pues, podría haber bolsos con los que cargar la batería del celular o fachadas de edificios y ventanas que generen electricidad. La idea es tan buena que ya el año pasado fue galardonada con el Deutscher Zukunftpreis o "Premio Futuro Alemán". Se trata del galardón más importante que se concede en Alemania en el ámbito de las innovaciones tecnológicas.

Aprovechar todo el espectro de luz

"La fotovoltaica concentrada, por su parte, constituye un complemento a nuestra tecnología", explica Leo. En el caso de la fotovoltaica concentrada, las células solares constan de tres capas de material fotovoltaico en lugar de una sola. Cada una de ellas reacciona a un color distinto del espectro de luz: la superior a la luz azul, la del medio a la luz verde y a la amarilla y la capa inferior a la luz infrarroja. De esta manera, las células aprovechan una gran parte del espectro de luz y, con ello, generan una mayor cantidad de energía. Así se consigue una eficencia de cerca del 40%, es decir, que son capaces de convertir en energía casi el 40% de las radiaciones solares que captan. Las células de silicio alcanzan alrededor de un 20% de eficiencia, mientras que las orgánicas se acercan al 10%. Pero las células fotovoltaicas concentradas también ofrecen desventajas: las materias primas utilizadas en su fabricación son más costosas que las de las células de silicio.

Las células solares son solamente LED vueltos del revés

"La eficiencia de la fotovoltaica orgánica va a ser siempre inferior a la de las células de silicio. Nuestra meta, sin embargo, pasa por conseguir que, a largo plazo, su precio sea tan sólo la mitad que el de los paneles de silicio", afirma Leo. Las células solares orgánicas comenzarán a fabricarse en serie, a más tardar, en 2013. Pero las posibilidades que ofrece la tecnología que desarrolla Karl Leo son aún mucho mayores. No solamente es posible producir electricidad a partir de la luz. También es posible el camino inverso: generar luz a partir de la electricidad. "En realidad, las células solares son tan sólo LED -Diodos Emisores de Luz- vueltos del revés", explica el investigador. Los materiales son diferentes, pero las piezas que componen las células son parecidas. Pronto, pues, podríamos pegar las células transparentes sobre el cristal de la ventana para producir electricidad durante el día y utilizarlas como lámparas por la noche.

Autor: Michaela Führer / Emili Vinagre
Editor: Enrique López Magallón