La energía solar es una fuente de energía verde y renovable y una forma importante de reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. La gran esperanza es que esta y otras fuentes renovables ayuden a revertir el calentamiento global que amenaza nuestro clima.

Pero hay un problema: es probable que el cambio climático tenga un impacto negativo importante en la generación de la energía solar, sobre todo debido a los cambios en la cantidad de luz solar que llega a las diferentes partes del mundo. Los cambios en la capa de nubes, en el contenido de agua atmosférica, en los aerosoles, etcétera, provocarán que algunas áreas reciban más luz solar que ahora y otras menos.

Los cambios exactos cada sitio son difíciles de calcular. Por eso, científicos, legisladores, roveedores de energía y otros luchan para predecir cómo se verán afectadas sus áreas.

Y lo que es peor, los investigadores del MIT (EE. UU.) Ian Peters y Tonio Buonassisi acaban demostrar que hay otro factor a tener en cuenta: la temperatura. La producción de las células fotovoltaicas disminuye a medida que se calientan. Pero no se sabe demasiado sobre cómo esto se irá acumulando con el aumento del calentamiento del planeta, y es donde intervienen Peters y Buonassisi.

Las células fotovoltaicas crean corriente cuando la luz solar transfiere energía a los electrones que contienen. Este proceso también crea "agujeros" cargados positivamente en la estructura que fluyen en la dirección opuesta a los electrones. Un factor importante en la eficiencia de las células fotovoltaicas es la velocidad a la que los electrones se recombinan con los agujeros, un proceso que los saca de la banda de conducción y reduce la producción. Esta tasa es muy sensible a la temperatura: cuanto más caliente está, mayor es la tasa de recombinación.

Es probable que este fenómeno juegue un papel importante a medida que el planeta se calienta, según la investigación de Peters y Buonassisi. Los investigadores estiman que, de media, la producción de energía fotovoltaica se reduce en un 0,45 % por cada grado de aumento de temperatura.

Después, han analizado el efecto de este cambio a través del cambio de temperatura previsto por el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés), que ha realizado varias predicciones basadas en diferentes estimaciones de futuras emisiones de gases de efecto invernadero. Para sus cálculos, Peters y Buonassisi han usado el Escenario RCP 4.5, que supone que las emisiones alcanzan su punto máximo en 2040 y aumentarán la temperatura media global 1,8 °C para 2100.

"A medida que las temperaturas aumentan en casi todas partes de la masa terrestre de nuestro planeta, la producción de energía se reduce", sostienen los investigadores. Pero algunas zonas sufrirán más que otras. "Las áreas especialmente afectadas incluyen el sur de Estados Unidos, el sur de África y Asia central", añade la investigación.

Los investigadores han creado un mapa global que muestra el alcance del cambio en la producción de energía en distintas áreas. Además, lanzan una serie de advertencias. Aseguran que hay más factores que influirán en la potencia de las células fotovoltaicas. En particular, la cantidad de luz solar incidente dependerá de la capa de nubes y del contenido de agua atmosférica (es decir, de la humedad).

Estos investigadores señalan que la cifra de -0,45 % / °C que usan para calcular la caída en la potencia de la producción es solo un número representativo. Los avances en la ciencia de materiales podrían cambiarlo bastante en el futuro. Por ejemplo, los materiales con un intervalo de banda más alto, como el teluro de cadmio, tienen una caída mucho menor en la eficiencia.

No obstante, el mensaje está claro. El calentamiento global reducirá la cantidad de energía que las células fotovoltaicas pueden producir, y esta pérdida será especialmente importante en algunos lugares. Habrá que tener eso en cuenta para la futura planificación energética.

Ref: arxiv.org/abs/1908.00622: The Impact of Global Warming on Silicon PV Energy Yield in 2100