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La mayoría de los esfuerzos para mejorar las células solares se han concentrado en incrementar la eficiencia de su conversión de energía, o en disminuir los costos de producción de paneles más o menos convencionales. Pero ahora se está materializando una prometedora vía alternativa para mejorar la generación de electricidad a partir de luz solar: La de producir paneles solares asombrosamente delgados y livianos.
Tales paneles solares que, en términos de energía producida por kilogramo de material, tienen el potencial de superar a cualquier sustancia de uso actual en el sector energético excepto el combustible nuclear de las centrales atómicas, podrían ser fabricados a partir de láminas apiladas, cada una del grosor de una molécula, hechas de sustancias como el grafeno o el disulfuro de molibdeno.
Aunque los científicos han dedicado una atención considerable en años recientes al potencial de los materiales en forma de láminas del grosor de un átomo, como por ejemplo el grafeno, ha habido poca labor de investigación sobre su potencial para aplicaciones de energía solar. Y, según los últimos resultados en la línea de investigación seguida por el equipo de Jeffrey Grossman del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, el potencial de tales materiales es extraordinario.
El equipo de Grossman, Marco Bernardi del MIT y Maurizia Palummo de la Universidad de Roma en Italia, ha llegado a la conclusión de que usando dos capas de tales materiales, del grosor de un átomo, sería posible obtener células solares de entre un 1 y un 2 por ciento de eficiencia en la conversión de luz solar a electricidad. Ciertamente, eso es poco comparado con el porcentaje de entre un 15 y un 20 por ciento de eficiencia del que gozan las células solares estándar de silicio, pero ese porcentaje de entre un 1 y un 2 por ciento se consigue utilizando un material que es miles de veces más fino y liviano que el papel. La célula solar así diseñada cuenta con dos capas y mide solamente 1 nanómetro de espesor, mientras que las células solares típicas de silicio pueden ser cientos o miles de veces más gruesas. Apilando de modo idóneo varias de esas capas bidimensionales podría además potenciar significativamente la eficiencia.
El equipo del MIT ha determinado que se podría confeccionar una célula solar eficiente a partir de una pila de dos láminas de materiales distintos, cada una del grosor de una molécula: grafeno, mostrado en azul en la parte inferior de la imagen, y disulfuro de molibdeno, mostrado arriba, con los átomos de molibdeno representados en rojo y los de azufre en amarillo. (Imagen: Jeffrey Grossman y Marco Bernardi)
Para aplicaciones donde el peso es un factor crucial (como en una nave espacial, en aviación o para usos en áreas remotas de países en vías de desarrollo donde los costos de transporte son difíciles de afrontar) estas células solares livianas podrían ser de gran utilidad.
A igual peso, las nuevas células solares producen hasta mil veces más electricidad que las fotovoltaicas convencionales. El espesor de alrededor de un nanómetro es de 20 a 50 veces más fino que la célula solar más delgada que puede ser fabricada hoy día.
Esta liviandad no es ventajosa solamente en términos de facilidad de transporte, sino también porque hace mucho más fácil el trabajo de montar paneles solares. Hay que tener en cuenta que cerca de la mitad del costo de los paneles actuales corresponde a estructuras de soporte, instalación, cableado y sistemas de control, constituyendo todo ello un conjunto de gastos que se podría reducir bastante a través del uso de estructuras más livianas.
Además, el material del nuevo tipo de célula solar es en sí mismo mucho menos caro que el silicio altamente purificado que se utiliza para células solares convencionales, y debido a que las láminas son tan delgadas, sólo se requieren cantidades minúsculas de la materia prima.
Una ventaja adicional de estos materiales es su estabilidad a largo plazo, incluso expuestos al aire; otros materiales usados en células solares deben ser protegidos debajo de cubiertas de vidrio caras y pesadas.
