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Células Solares en tinta.

Para darte una idea acerca de las nuevas células solares ¿Qué pasaría si un día todos los edificios estuvieran equipados con ventanas y fachadas que satisfagan todas las necesidades energéticas de la estructura, ya sea que llueva o haga sol?

Ese sueño de sostenibilidad está hoy un paso más cerca de convertirse en realidad gracias a la física y empresaria polaca Olga Malinkiewicz y sus células solares en tinta.

Compartimos contigo nuestro episodio de podcast sobre el articulo

 

A los 36 años de edad, ha desarrollado un nuevo método de procesamiento de inyección de tinta para perovskitas, una nueva generación de células solares más baratas, que permite producir paneles solares a temperaturas más bajas, lo que reduce considerablemente los costos.

De hecho, la tecnología de perovskita está en camino de revolucionar el acceso a la energía solar para todos, dadas sus sorprendentes propiedades físicas, dicen algunos expertos.

“En nuestra opinión, las células solares de perovskita tienen el potencial de abordar la pobreza energética mundial”, dijo Mohammad Khaja Nazeeruddin, profesor del Instituto Federal de Tecnología de Suiza, una institución a la vanguardia de la investigación en energía solar.

Los paneles solares recubiertos con el mineral son ligeros, flexibles, eficientes, económicos y vienen en diferentes tonos y grados de transparencia.

Se pueden fijar fácilmente a casi cualquier superficie, ya sea una computadora portátil, un automóvil, un avión no tripulado, una nave espacial o un edificio, para producir electricidad, incluso en la sombra o en interiores.

Aunque la emoción es nueva, la perovskita ha sido conocida por la ciencia desde al menos la década de 1830, cuando fue identificada por primera vez por el mineralogista alemán Gustav Rose mientras exploraba los montes Urales y recibió el nombre del mineralogista ruso Lev Perovski.

En las décadas siguientes, la síntesis de la estructura atómica de la perovskita se hizo más fácil.

Pero no fue hasta 2009 cuando el investigador japonés Tsutomu Miyasaka descubrió que las perovskitas pueden usarse para formar células solares fotovoltaicas.

Inicialmente, el proceso fue complicado y requirió temperaturas extremadamente altas, por lo que solo los materiales que podrían soportar el calor extremo, como el vidrio, podrían recubrirse con células de perovskita.

Aquí es donde entra en juego Malinkiewicz con las células solares.

células solares

En 2013, cuando aún era estudiante de doctorado en la Universidad de Valencia en España, descubrió una forma de cubrir el papel de aluminio flexible con perovskitas utilizando un método de evaporación.

Más tarde, ella desarrolló un procedimiento de impresión de inyección de tinta que redujo los costos de producción lo suficiente como para hacer que la producción en masa sea económicamente viable.

” Ahora ya no se requieren altas temperaturas para recubrir las cosas con una capa fotovoltaica”, dijo Malinkiewicz a AFP.

Su descubrimiento le ganó rápidamente un artículo en la revista Nature y los medios de comunicación, así como el premio a la innovación de estudiantes Photonics21 en un concurso organizado por la Comisión Europea.

La edición polaca de MIT Technology Review también la seleccionó como una de sus Innovadoras menores de 35 años en 2015.

Posteriormente, fue cofundadora de la compañía Saule Technologies, llamada así por la diosa del sol del Báltico, junto con dos hombres de negocios polacos.

Tuvieron que ensamblar todo su equipo de laboratorio desde cero, antes de que el multimillonario inversionista japonés Hideo Sawada subiera a bordo.

La compañía ahora cuenta con un laboratorio ultra moderno con un equipo internacional de jóvenes expertos y está construyendo un sitio de producción a escala industrial.

“Esta será la primera línea de producción del mundo que utilice esta tecnología. Su capacidad alcanzará los 40,000 metros cuadrados de paneles para fines de año y los 180,000 metros cuadrados al año siguiente”, dijo Malinkiewicz en su laboratorio.

“Pero eso es sólo una gota en el cubo en términos de demanda”.

Eventualmente, las líneas de producción compactas podrían instalarse fácilmente en cualquier lugar, según la demanda, para fabricar paneles solares de perovskita hechos a medida.

– Edificios autosuficientes – El grupo de construcción sueco Skanska está probando los paneles de vanguardia en la fachada de uno de sus edificios en Varsovia.

También firmó una asociación de licencia con Saule en diciembre por el derecho exclusivo de incorporar la tecnología de células solares de la compañía en sus proyectos en Europa, Estados Unidos y Canadá.

“La tecnología de Perovskite nos está acercando a la meta de edificios autosuficientes en energía”, dijo Adam Targowski, gerente de sustentabilidad de Skanska.

“Los perovskitas han tenido éxito incluso en superficies que reciben poca luz solar. Podemos aplicarlos prácticamente en todas partes”, dijo a AFP.

“Más o menos transparentes, los paneles también responden a los requisitos de diseño. Gracias a su flexibilidad y diferentes tonos, no es necesario agregar ningún elemento arquitectónico adicional”.

De acuerdo con las estimaciones actuales, un panel estándar de aproximadamente 1,3 metros cuadrados, a un costo proyectado de 50 euros ($ 57), suministraría la energía de un día a una estación de trabajo de oficina.

Malinkiewicz insiste en que el costo inicial de sus productos será comparable al de los paneles solares convencionales.

La tecnología de perovskite también se está probando en un hotel en Japón, cerca de la ciudad de Nagasaki.

También están en marcha planes para la producción piloto de paneles de perovskita en Valais, Suiza y Alemania, bajo las alas de la empresa Oxford Photovoltaics.

“El potencial de la tecnología es claramente enorme”, dijo a AFP Assaad Razzouk, CEO de Sindicatum Rewable Energy con sede en Singapur, desarrollador y operador de proyectos de energía limpia en Asia.

¡Solo piense en todos los edificios que se podrían modernizar en todo el mundo!”

La Tierra recibe más energía solar en una hora que la que consume todo el planeta en un año.

Por el momento, las células fotovoltaicas de silicio producen solo alrededor de una millonésima parte de la electricidad utilizada, que cuesta entre cinco y seis veces más que la electricidad de las centrales hidroeléctricas, nucleares o térmicas.

Otras pistas son prometedoras: primero son “capas delgadas”, luego fotovoltaica orgánica y finalmente, una técnica que resulta revolucionaria, la de la tinta solar.

El crepúsculo de la fotovoltaica de primera generación.

A corto o largo plazo, el panel del tipo de módulo fotovoltaico y destinado a recuperar la radiación solar para convertirla en energía eléctrica habrá vivido.

Lo mismo para los colectores solares térmicos tradicionales. Costoso, antiestético, engorroso y pesado de transportar, la fabricación intensiva en energía y la eliminación futura y problemática plantean riesgos ambientales considerados demasiado altos.

Como es el caso de cualquier proceso industrial. Minimizar el costo significaría minimizar el material (obleas de silicio cristalino ultra purificado) y reducir aún más el ciclo de vida del módulo.

Emisión de CO 2por kWh producido por un módulo durante un ciclo de veinte años es del orden del 10 al 40% del de una central térmica, lo que revela una huella de carbono muy pesada. Por lo tanto, es deseable salir de este modelo pionero tan pronto como sea posible.

Fotovoltaica orgánica

De naturaleza muy diferente, más competitiva desde el punto de vista medioambiental y, sobre todo, mucho más económica con igual resistencia y uso, la tecnología de células fotovoltaicas orgánicas se exterioriza con al menos una capa activa constituida de moléculas semiconductoras estructuradas.

Hay tres versiones: molecular molecular, polímeros e híbridos. Utilizando el plástico como sustrato, estas células ofrecen la posibilidad de una producción continua que finalmente permitiría el acceso a paneles solares a un precio muy razonable.

Después de haber sido estudiada durante casi veinte años, esta técnica aún es experimental, con avances en eficiencia y encapsulación aún por lograr.

Nacimiento de una tinta solar.

Proyecto en células solares

Pintura solar: la tinta que genera electricidad

El progreso avanza a pasos agigantados. Tecnologías que hoy están poco desarrolladas como las pilas de hidrógeno o biocombustibles a base de algas, comienzan a tener su importancia.

Este es el caso de la pintura solar.

Responsables de varias empresas, universidades y centros tecnológicos de todo el mundo especializados en la tinta solar apuestan por obtener la misma «fama» que poseen los paneles solares con células fotovoltaicas de silicio.

Ventajas e inconvenientes

Conforme sus impulsores sus virtudes se hallan en su costo y su respeto al entorno. Por un lado, las actuales placas solares se hacen por medio de un proceso muy caro, además de necesitar cantidades importantes de energía.

Por otro lado, cuando los paneles solares dejan de funcionar, deben ser reciclados de una manera adecuada, porque, de lo contrario, pueden llegar a ser muy contaminantes.

Sin embargo, hay un «pero». La energía obtenida por medio de los paneles solares tradicionales sigue siendo mucho más eficiente que la tinta solar.

Algunas de las mejores células fotovoltaicas convencionales del mercado tienen una eficiencia de conversión superior al 25%, mientras que ciertos prototipos de tinta solar sólo se mueven en torno al 2%.

Avances

Las desafíos que intentan cazar sus promotores lograr adquirir una elevada eficacia en la transformación de energía solar en electricidad.

Un equipo del departamento de ingeniería química de la Universidad de Texas, con Brian Korgel como su mayor propulsor, ha desarrollado un método de fabricación 10 veces más barato que los actuales paneles y predice que podría estar listo para su comercialización en unos cinco años.

Esta radica básicamente en una pintura que posee un componente semiconductor designado CIGS “cobre, indio, galio y selenio”. Aunque de momento no consiguen su objetivo (obtener una eficiencia del 10%), los avances van viento en popa.

En sólo un año han pasado del 1% al 2%. Asimismo, el equipo considera las ventanas como un lugar idóneo para generar electricidad.

Las inversiones en esta nueva tecnología aumentan cada día. Empresas americanas y chinas, e incluso instituciones públicas como el Departamento de Energía estadounidense, han empezado a inyectar grandes sumas de dineros para mejorar la eficiencia de las tintas solares.

No es de extrañar que muchos se suban al barco de la energía solar. Según, Nabuo Takana, director de la Agencia Mundial de la Energía, asegura que entre el 20% y el 25% de la electricidad mundial podría tener origen solar en 2050.

Celdas solares sensibilizadas con tinta: El futuro de la energía solar orgánica

En el contexto del cambio climático por el calentamiento global, y ante el desafío de desarrollar tecnologías para generar energías renovables, diversos centros de investigación se encuentran trabajando sobre esta materia.

Actualmente, la innovación en el campo de la energía solar surge con la celdas solares sensibilizadas con tinta o Gratzel Cell (Dye Sensitized Solar Cells), que al igual que las plantas, producen energía a través del pigmento de color.

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