En los últimos años, la energía solar fotovoltaica ha crecido de manera exponencial en España. Y en lo que llevamos de 2024, ya ha cubierto el 14% de la demanda de energía nacional, según la Unión Española Fotovoltaica (UNEF). Una industria que también ha visto cómo los paneles se han transformado, con placas que generan hasta un 40% más de electricidad hasta otras que se instalan en menos de 20 minutos y reducen un 30% la factura de la luz. La última gran innovación viene desde China, donde unos científicos han creado una célula solar más fina que el papel que mejora la eficiencia.

Una investigación dirigida por científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Jiangsu (JUST), una de las más prestigiosas de China, ha conseguido desarrollar unas células solares flexibles más delgadas que una hoja de papel A4 que convierten la luz en electricidad sin sacrificar la eficiencia. Un estudio, publicado hace unos días en la revista Nature, en el que también han participado la Universidad Curtin, ubicada en la ciudad australiana de Perth, y la empresa china LONGi Green Energy Technology; quienes el año pasado crearon unos paneles con "rendimiento impresionante".

Las células fotovoltaicas de silicio cristalino son las más comunes y son las se emplean en los paneles solares disponibles para comprar; que representan alrededor del 95% del mercado. Una tecnología que se ha limitado a aplicaciones como las granjas solares montadas en el suelo, que utilizan placas planas y rígidas, y que no era viable para usarse en espacios con superficies curvas, como en tejados. Hasta ahora, ya que este invento es totalmente apto para aplicarse en este tipo de situaciones, incluso amplía las posibilidades en la industria aeroespacial, en drones y en dispositivos inteligentes portátiles.

Delgadas y más eficientes

Las nuevas celdas solares flexibles de silicio cristalino destacan por ser mucho más finas y ligeras que sus homólogas tradicionales, y presentan un elevado rendimiento energético. "Hemos desarrollado células de tan sólo 50 micrómetros de grosor -más delgadas que una hoja de papel A4- que se pueden doblar para formar un rollo y son mucho más eficientes que las convencionales", ha explicado Li Yang, profesor de la JUST y uno de los científicos que participó en la investigación.

Unos paneles que tienen una estructura de "sándwich". Esto significa que el sustrato de la oblea, que es la capa intermedia, representa más del 99% del grosor de la celda, según han detallado los investigadores. Desde hace tiempo, científicos de todo el mundo han utilizado diversos métodos para desarrollar células fotovoltaicas de silicio ligeras, flexibles, eficientes y comercialmente viables. Por ejemplo, el año pasado un grupo de científicos del Instituto de Microsistemas y Tecnología de la Información de Shanghái, en China, crearon placas de tan sólo 60 micrómetros de grosor, que es casi la anchura de un cabello humano.

Un panel solar flexible. Iaremenko/iStock Omicrono

Sin embargo, el equipo de Li Yang ha ido un paso más lejos. "El adelgazamiento de las obleas no sólo reduce el peso y el coste [de las células solares], sino que también facilita la migración y separación de la carga", ha afirmado el profesor en el estudio. A diferencia del papel, esta nueva tecnología no se puede doblar, pero sí enrollar, lo que le permite utilizarla en una variedad de aplicaciones espaciales, como en los satélites. Además, que sean tan estrechas tiene otra ventaja: en su fabricación se usa menos material y se reduce tanto el peso como los costes de despliegue.

La pérdida de eficiencia en la conversión de energía (PCE) ha sido siempre una de las principales razones por las que las células solares de silicio más finas aún no se han generalizado en la actualidad; ya que estas suelen ofrecer menos rendimiento a la hora de convertir la luz solar en electricidad en comparación con las más gruesas. Por lo que para facilitar su uso no basta con simplemente reducir su grosor a 50 micrómetros.

[El invento que dispara el rendimiento de las placas solares un 10% sin tener que cambiar la instalación]

En otras investigaciones anteriores, los autores indicaban que celdas delgadas de menos de 150 micrómetros tenían eficiencias de conversión de potencia de hasta el 24,7%. El PCE de las células más ligeras tendría que mantenerse en torno a esta cifra para que las placas solares fueran eficientes. Sin embargo, en el caso de este nuevo estudio, los científicos produjeron cinco tipos de celdas fotovoltaicas finas, de entre 55 y 130 micrómetros de grosor, y todas ellas ofrecieron un rendimiento superior al 26%. 

Una variedad de aplicaciones

Este importante avance tecnológico se debe a la migración y separación de cargas que se consigue en los paneles fotovoltaicos más delgados, según han señalado los propios investigadores en su estudio. Una célula solar ultrafina que también destaca por ser flexible, "aunque no puede doblarse por la mitad, sí que puede adoptar cualquier curvatura"; lo que amplía enormemente su gama de aplicaciones, como ha indicado Li Yang.

Estructura de un panel solar. Iaremenko/iStock Omicrono

El profesor de la JUST ha afirmado que las células solares de silicio cristalino, fabricadas a partir de obleas de silicio, son la tecnología de energía fotovoltaica más madura y utilizada; "pero hasta ahora se enfrentaban dos grandes cuellos de botella [puntos de congestión] tecnológicos". Y estos inconvenientes son el grosor, lo que dificulta su uso en aplicaciones que requieren un material más flexible y ligero, como tejados curvos y estaciones espaciales; y la eficiencia de conversión de potencia.

Dos obstáculos que su tecnología supera sin problemas, convirtiéndose en una interesante alternativa para utilizase en superficies curvas. Como en aviones, que tienen unos requisitos de peso muy estricto y que han utilizado celdas solares de película fina. Sin embargo, según Li Yang estas son caras, tienen una vida útil corta y no se adaptan bien a los requisitos comerciales. Ahora, el equipo está centrando en el siguiente paso: crear céluldas solares flexibles y portátiles que se pueden enrollar en una lámina.

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