Paneles solares evolucionan y aumentan su rendimiento con tecnologías como hidrogel, perovskita y celdas bifaciales
Los paneles solares se han convertido en un elemento fundamental para el medio ambiente al generar energía limpia, renovable e inagotable que reduce drásticamente la dependencia de combustibles fósiles. Además, combaten el cambio climático al no emitir gases de efecto invernadero como CO2 o metano ni contaminantes atmosféricos, logrando mejorar la calidad del aire.
c, acelerándose en los últimos 10 a 15 años debido a la disminución de los costos y el aumento de la eficiencia. Pese a que la tecnología se desarrolló en los años 50 para ser ocupada en satélites, su adopción a gran escala fue impulsada por políticas de energía renovable y menores precios.
Nuevas tendencias
De un punto a esta parte, la evolución de los materiales para construir paneles solares ha pasado del silicio monocristalino y policristalino estándar a tecnologías de alto rendimiento como PERC, TOPCon, y células bifaciales, superando el 25% de eficiencia.
La tendencia actual pretende reducir costos y perfeccionar el rendimiento con nuevos materiales como la perovskita, celdas orgánicas y la integración de capas finas para paneles flexibles y transparentes.
Material que supera los límites
Las celdas solares tradicionales poseen placas formadas principalmente por silicio, capaz de transformar en energía utilizable entre el 17% y el 19% de la luz solar que capta. Luego de años de evolución, ya existen paneles solares de alta eficiencia que alcanzan entre el 20% y el 23% de conversión fotovoltaica.
En ese marco, las celdas solares de perovskita (PSC) han ganado terreno. El material descubierto en 2009, elaborado a partir de un mineral compuesto de óxido de calcio y titanio, está destinado a romper el límite teórico Shockley-Queisser, fijado en un 33,7%. Según el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid, el desarrollo tecnológico en laboratorio de los PSC ha pasado en solo 15 años del “2,8% al 27,7% de conversión fotovoltaica, superando así la eficiencia de las mejores placas de silicio”.
Desafíos y dificultades
Ahora, el próximo paso sería sacar esta tecnología del laboratorio para llevarla a una fase comercial. Sin embargo, considerando sus ventajas, las celdas de perovskita poseen un límite: su durabilidad. Estas se degradan a mayor velocidad al exponerse continuamente al sol, lo que constituye una suerte de paradoja.
Para solucionar ese problema, el Grupo FQM-204 de la Universidad de Córdoba en España, junto al Instituto Tecnológico de Georgia, pudo mantener el rendimiento de la celda fotovoltaica tras mil horas de exposición solar gracias a un “ajuste geométrico” en una prueba a escala de laboratorio.
Recubrimiento de hidrogel
Por otra parte, investigadores de la Universidad Politécnica de Hong Kong desarrolló un recubrimiento de hidrogel que aumenta la eficiencia de los paneles solares hasta en un 13% disminuyendo la temperatura en los puntos más calientes. La tecnología brinda una solución accesible para los problemas de la energía solar en entornos urbanos.
El hidrogel funciona mediante un proceso de enfriamiento por evaporación que no requiere electricidad adicional. Este recubrimiento retiene agua en su estructura y la libera gradualmente, absorbiendo el calor de las zonas más afectadas del panel. En pruebas se observaron descensos de hasta 16°C.
Según un estudio sobre 3,3 millones de módulos fotovoltaicos, el 36,5% presentaba defectos térmicos con aumentos de temperatura superiores a 21°C, acelerando el envejecimiento y provocando riesgos de incendio. Este nuevo recubrimiento mejora además de extender la vida útil de los paneles.
Eficiencia comprobada
A su vez, las tecnologías solares PERC y TOPCon son la cara de la evolución en la eficiencia fotovoltaica. PERC (Passivated Emitter Rear Cell) representa un estándar eficiente y asequible. Sus celdas se caracterizan por tener un diseño especial con una texturización y una capa dieléctrica pasiva que permite que la luz solar se refleje varias veces antes de ser absorbida.
TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) está un nivel más arriba. Utiliza sustratos tipo N y capas de óxido para reducir pérdidas y superar entre un 22% y 25% de eficiencia, ofreciendo mayor rendimiento que PERC en condiciones de alta temperatura.
Finalmente, los paneles solares bifaciales generan electricidad por ambas caras, capturando luz solar directa y la radiación reflejada por la superficie, incrementando la producción energética hasta un 30% en contraste con los paneles tradicionales, usando una construcción de doble vidrio o un material transparente posterior para una mayor eficiencia.
