¿Podría una nueva célula solar con una eficiencia récord del 30.1 % transformar el potencial comercial de los paneles solares? james mckenzie
Los paneles solares existen desde hace décadas; de hecho, ahora son un vista común en casas incluso en las naciones mayormente nubladas y oscuras del norte de Europa. Más barato y más fácil de instalar que nunca, la pregunta es ¿por qué no se instalan paneles solares en todas las casas? En su mayoría, se reduce al costo. Los consumidores simplemente quieren un rápido retorno de la inversión.
Habiendo trabajado en el sector de los diodos emisores de luz (LED) durante muchos años, recuerdo lo difícil que fue convencer a la gente de que comprara algo, iluminación LED, que costara más que una lámpara de filamento antigua. ¿Por qué gastar el dinero cuando no obtendrá ningún reembolso durante 10 años o más? Las bombillas novedosas estaban bien para los guerreros ecológicos de mente ecológica, pero no para los apostadores comunes.
Afortunadamente, la eficiencia, el costo y la calidad de los LED mejoraron y los consumidores comenzaron a darse cuenta de que la iluminación LED sobreviviría lo suficiente como para recuperar el desembolso inicial. Una vez que los tiempos de amortización cayeron por debajo de los cinco años, las cosas realmente empezaron a funcionar. De hecho, la iluminación LED actual puede proporcionar más de 100 lúmenes por vatio (el doble que para los productos de gama alta), lo que significa que es la única opción práctica, con recuperación de la inversión en meses.
Selectivo prohibiciones Las fuentes de luz ineficientes ayudaron, por supuesto, pero los LED tuvieron éxito debido al progreso técnico junto con las economías de escala. Entonces, ¿va a suceder lo mismo con los paneles solares? En el Reino Unido, el gobierno puso en marcha las cosas en 2010 con tarifas de alimentación (Encaja). Cualquier persona que pusiera en la red electricidad generada por paneles solares recibió pagos de 41.3 peniques por kWh (peniques por kilovatio hora), en un momento en que la electricidad era de alrededor de 10 peniques por kWh. Las tarifas llevaron a muchas personas a instalar paneles solares fotovoltaicos (PV), con instalaciones pasando de 140,000 en 2011 a 1.2 millones a finales del año pasado.
Ganancias de eficiencia
En 2010, los paneles solares fotovoltaicos comerciales estaban basados en silicio con eficiencias típicas del 15%. Si los compró a un fabricante de renombre, algunos paneles podrían durar decenas de años, tiempo suficiente para recuperar la inversión. Pero como un informe de 2020 de la Agencia Internacional de Energías Renovables encontrado, el costo de la energía solar fotovoltaica a nivel mundial se redujo en un 82% entre 2010 y 2019, con eficiencias de paneles ahora cercanas al 22%.
De hecho, todas las energías renovables han estado bajando de precio, incluida la energía eólica terrestre y marina, así como la energía solar concentrada, y la energía solar cayó un 13% solo durante 2019 a poco más de 5 p/kWh. A pesar de la agitación del sector solar del Reino Unido tras el final de FiTs en 2017-2018, es probable que el Reino Unido instale más de 1 GW de energía solar fotovoltaica para fines de 2022 según el físico finlay colville, jefe de estudios de mercado de Medios solares.
Además, las indicaciones sugieren que el Reino Unido podría tener un total de 40 GW de energía solar fotovoltaica instalada para 2030 en los techos de hogares y oficinas y en paneles solares montados en el suelo. A principios de este año, como parte de su Plan de Seguridad Energética, el gobierno del Reino Unido también buscará aumentar los 14 GW actuales de capacidad solar del Reino Unido, lo que estima podría crecer hasta cinco veces para 2035.
El costo es clave. El récord mundial de eficiencia de células solares es actualmente 47.1%, que fue logrado en 2019 por el personal de los EE. UU. Laboratorio Nacional de Energía Renovable, quien construyó seis células solares de concentración de unión de varios materiales bajo la iluminación de 143 soles. Ninguna celda solar puede ser tan rentable como el buen viejo silicio, pero un nuevo panel solar "tándem", presentado en la reciente Conferencia Mundial sobre Conversión de Energía Fotovoltaica en Milán, podría cambiar las reglas del juego, con una eficiencia del 30.1 % bajo la iluminación de un solo sol.
La nueva celda podría cambiar las reglas del juego, con una eficiencia del 30.1 % bajo la iluminación de un solo sol.
Desarrollado por un equipo de varias universidades e institutos en los Países Bajos, la celda combina una celda de silicio convencional con una hecha de perovskita, lo que le permite explotar una fracción mayor del espectro solar. Esto se debe a que la parte de silicio funciona bien con luz visible e infrarroja, mientras que la perovskita funciona mejor con luz ultravioleta y visible. La perovskita también permite que más del 93% de la luz infrarroja cercana llegue a la celda de silicio.
Muchos equipos de todo el mundo están trabajando en células tándem, incluida la firma del Reino Unido Oxford fotovoltaica. Al recubrir una celda ordinaria de silicio con una película delgada de perovskita, tiene logró una eficiencia del 29.52% en 2020, y la compañía dice que su material sintético de perovskita es asequible y sostenible. Con una fábrica ya construida, Oxford PV tiene la intención de ser la primera empresa en vender estos células solares de última generación. Los productos iniciales, diseñados para techos residenciales, generarán un 20 % más de energía con la misma cantidad de celdas.
futuro soleado
La energía solar tiene mucho potencial, ya que el 87 % de las naciones del mundo pueden autoabastecerse utilizando menos del 5 % de su territorio. Como ha señalado Elon Musk, Estados Unidos podría hacer el trabajo con solo unos cientos de kilómetros de paneles solares en un pequeño rincón de Utah. Pero el Reino Unido no es uno de esos países afortunados: el 12.5% de toda la nación tendría que estar cubierto con paneles solares para alimentarse. Eso es mucho dado que solo el 6% del país está construido.
Por lo tanto, la energía solar fotovoltaica será parte de la combinación, pero no la solución completa. Necesitamos aumentar la eficiencia de las células solares mientras mantenemos un control sobre los costos de producción, los inversores y los costos de instalación para alentar realmente la aceptación. La casa promedio para cuatro personas en el Reino Unido actualmente necesita alrededor de 16 paneles solares que funcionan con eficiencias de alrededor del 20% para alimentarse. Dados los bajos niveles de luz solar en el Reino Unido, la regla general hasta hace poco era que los paneles solares tardarían entre 11 y 14 años en pagarse por sí mismos.
Pero según algunas estimaciones, la recuperación de la inversión en paneles solares es ahora de tan solo cuatro años y mejoras adicionales podrían acortar ese tiempo aún más. Con los precios de la energía disparados y la crisis del costo de vida, parece que finalmente ha llegado el momento de la energía solar fotovoltaica.
