Una célula fotoeléctrica es capaz de capturar casi toda la energía del espectro solar

Los paneles solares que comúnmente pueden verse en los tejados de las casas o en algunas zonas del campo para transformar la luz del sol en energía limpia logran solo hacer que una cuarta parte de esa energía disponible acabe transformándose en electricidad.

Sin embargo, un equipo de científicos consiguió en el año 2017 crear una placa fotoeléctrica que llega a convertir la luz solar directa en electricidad con una eficiencia del 44,5 %. El truco: esta célula integra múltiples células apiladas en un único dispositivo que consigue así capturar casi toda la energía del espectro solar.

Este dispositivo utiliza concentradores fotovotaicos (CPV) que emplean lentes para concentrar la luz solar en diminutas células solares a microescala. Así, debido a su pequeño tamaño -menos de un milímetro cuadrado- utiliza materiales más sofisticados que las usuales, haciendo que su fabricación resulte mucho más rentable.

Celdas multiunión, el nuevo diseño

Matthew Lumb, autor principal del estudio e investigador científico de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad George Washington, explica que "alrededor del 99 % de la energía contenida en la luz solar directa que llega a la superficie de la Tierra tiene longitudes de onda de entre 250 nm y 2500 nm, pero los materiales convencionales no pueden capturar todo este rango espectral".

Sin embargo, el dispositivo diseñado por su equipo, al tratarse de una celda multiunión (por las distintas capas que la componen) puede "desbloquear la energía almacenada en los fotones de larga longitud de onda". Además, está fabricada con materiales basados en sustratos de antimonio de galio (GaSb), que suelen utilizarse en láseres infrarrojos y fotodetectores. De esta forma, se ensamblan en una estructura apilada junto con células solares de alta eficiencia convencionales que capturan fotones solares de longitud de onda más corta.

Por último, el procedimiento de apilamiento se realiza a partir de una técnica conocida como impresión por transferencia, que permite el ensamblaje tridimensional de estos diminutos dispositivos con un alto grado de precisión.