Foto: Una célula solar apilada fabricada por Semprius.
Cuando los expertos hablan sobre las células solares del futuro suelen hablar de materiales exóticos y fenómenos físicos. Sin embargo, a corto plazo un método mucho más simple consistente en apilar distintos materiales semiconductores capaces de capturar distintas frecuencias de luz podría proporcionar un aumento de la eficiencia tan alto como el de cualquier otro nuevo diseño radical. Y una nueva técnica de fabricación pronto podría hacer que este método fuera práctico.
La start-up Semprius, con sede en Durham (EEUU), asegura que puede producir de forma rápida y barata células solares apiladas de gran eficiencia, con grados de hasta el 50%. (Las células solares convencionales convierten menos del 25% de la energía de la luz solar en electricidad).
Semprius ha ideado tres innovaciones fundamentales: una forma barata y rápida de apilar las células, un método exclusivo para conectar eléctricamente las células y un nuevo tipo de pegamento para mantener las células juntas. En sus diseños, Semprius utiliza pequeñas células solares individuales, cada una de sólo un milímetro de ancho. Esto reduce los costes de refrigeración y también ayuda a mejorar la eficiencia.
La forma convencional de apilar semiconductores consiste en cultivar capas unas encima de otras. Pero no todos los semiconductores se pueden combinar de esta manera, puesto que su estructura cristalina no lo permite (ver "Un material que se adapta a la luz podría reducir el coste de la energía solar a la mitad"). Semprius cultiva los materiales semiconductores de forma convencional, pero también apila varias combinaciones diferentes, lo que da como resultado un panel solar capaz de capturar más energía de la luz solar.
Foto: Un panel solar acabado, fabricado por Semprius, que incluye la tecnología inicial.
Semprius ha hecho demostraciones de células hechas de tres materiales semiconductores apilados sobre una cuarta célula solar que de otro modo no habría sido compatible. Ha creado dos versiones del dispositivo este año, una con una eficiencia del 43,9% y la otra, utilizando materiales ligeramente diferentes, con una eficiencia del 44,1%.
Además de ser rápido y preciso, el método también hace posible la reutilización de las caras obleas cristalinas sobre las que se cultivan las células solares de unión múltiple. En última instancia la compañía espera apilar dos dispositivos de unión múltiple, con hasta un total de cinco o seis semiconductores de "muy alto rendimiento, más allá del 50% de eficiencia", señala el vicepresidente de tecnología de Semprius, Scott Burroughs. Añade que la compañía espera lograrlo en tres a cinco años.
El único problema es que las células serán más costosas que las convencionales. Una de las científicas principales del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (EEUU), Sarah Kurtz, señala que los costes no bajarán hasta que la producción se dé a gran escala.
Sin embargo, una vez se alcance la economía de escala, estas células podrían mejorar la economía de la energía solar. A una escala de 80 a 100 megavatios al año de capacidad de producción, una célula con una eficiencia del 50% haría posible alcanzar costes de menos de cinco centavos de dólar (3,75 céntimos de euro) por kilovatio-hora, afirma Burroughs. La Administración de Información de Energía de Estados Unidos estima que las nuevas centrales eléctricas de gas natural producirán electricidad a 6,4 centavos de dólar (4,8 céntimos de euro) por kilovatio-hora.