Una alternativa más económica a las actuales células solares de silicio podrían ser las células “sensibilizadas mediante tintes”, que obtienen energía a partir de la luz solar de un modo parecido al que realizan, por ejemplo, las plantas y las bacterias fotosintéticas. Esta es la propuesta de la investigadora Annemarie Huijser, que recientemente ha recibido su doctorado en la Universidad de Tecnología de Delft (Holanda) gracias a esta innovación.
El uso de células solares está creciendo muy lentamente. Uno de los motivos de ello es que el tipo más comúnmente utilizado, fabricado a partir de silicio, es relativamente costoso de fabricar. Por esa razón, en los últimos años se han realizado intensas actividades de investigación sobre células solares alternativas. En los estudios realizados para encontrar soluciones, los científicos se inspiran en la naturaleza. Las plantas pueden transformar energía solar absorbida a grandes longitudes de onda, generalmente entre 15 y 20 nanómetros, lo que las permite conviertirla en energía química. Ello se debe a que las moléculas de clorofila de sus hojas están dispuestas en la mejor secuencia posible. Durante las investigaciones realizadas para su tesis doctoral, Annemarie Huijser ha tratado de recrear parcialmente ese proceso en células solares, tal como se produce en los vegetales.
Se centró en lo que se conoce como células solares “sensibilizadas mediante tintes”. Dichas células constan de un semiconductor, como el dióxido de titanio, cubierto por una capa de tinte. El tinte absorbe la energía de la luz solar, que produce los denominados “excitones”. Dichos paquetes de energía deben moverse a continuación hacia el semiconductor. Una vez allí, generan energía eléctrica.
Huijser dice: “Las moléculas tintadas puede asimilarse a bloques de Lego. Yo modifico el modo en que se apilan los bloques y observo como influye la forma de apilarlos en el transporte de ‘excitones’ a través de las células solares. Para generar electricidad de modo eficiente, los ‘excitones’ necesitan moverse con la mayor libertad posible a través de las células solares”.
Mediante el estudio de la secuencia óptima de moléculas tintadas, Huijser aumentó con éxito veinte veces la distancia media en que se mueven los ‘excitones’ en la células solar, hasta una distancia de aproximadamente 20 nanómetros, comparable a los sistemas que se encuentran en la naturaleza. Ello aumenta sustancialmente la eficiencia de las células solares.
Para que este nuevo tipo de célula solar sea comercialmente viable, Huijser estima que la movilidad de los ‘excitones’ debe incrementarse aún más en un factor de tres, y piensa que esto es posible. “Una vez que se logre este objetivo, no hay nada que impida que este tipo de célula solar se desarrolle aún más”, indica.
Las células solares que utiliza Huijser están estrechamente relacionadas con las más conocidas células Grätzel, aunque en éstas, no obstante, el tinte y el semiconductor están muy cerca uno del otro, prácticamente combinados. Como resultado, los “excitones” no necesitan moverse distancias tan grandes. Pero uno de los inconvenientes de este tipo de célula es el método complicado de transporte de cargas. Por esa razón, Huijser eligió adoptar un enfoque diferente y utilizar el sistema sencillo de doble capa de tinte y semiconductor.
En la región del polo sur de la Luna existen zonas donde nunca luce el Sol y otras donde siempre llegan sus rayos. Para que los vehículos puedan operar en esas condiciones, y con fondos de la Agencia Espacial Europea, investigadores de España y Reino Unido desarrollan sistemas que combinan paneles solares, baterías y generadores termoeléctricos de radioisótopos.
La metodología diseñada por la Universidad de Murcia y el CSIC identifica las regiones donde el sol y el viento ofrecen, conjuntamente, menos fluctuaciones en la producción de energía. A través de la sistema Climax se pueden planificar el emplazamiento y uso compartido de estas renovables para aumentar la estabilidad del suministro.
