El grupo de investigación Silicio y Nuevos Conceptos para Células Solares (SyNC) del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha llevado a cabo un trabajo para unir materiales bidimensionales y obtener células solares altamente eficientes. Para ello han utilizado una técnica llamada hot-pick-up. La versatilidad del proceso ha permitido experimentar con distintos materiales que, combinando las propiedades únicas de cada uno de ellos, permiten una absorción óptima de la energía solar.
Cada hora, la Tierra recibe del Sol una cantidad de energía similar al consumo energético mundial de un año completo. En ese contexto, los materiales bidimensionales abren la puerta a una tecnología fotovoltaica más adaptable, ya que permiten fabricar células solares con espesores mínimos sin perder capacidad de absorción.
La investigación ha combinado distintos materiales bidimensionales para obtener células solares de alta eficiencia. Para ello se empleó la técnica hot-pick-up, un procedimiento en el que una burbuja transparente selecciona, recoge y deposita fragmentos microscópicos para formar apilamientos ajustados a cada ensayo.
Ese método ha permitido probar varias configuraciones y aprovechar las propiedades específicas de cada material para optimizar la absorción de energía solar. Según los resultados obtenidos, las eficiencias alcanzadas sitúan a la universidad entre las más avanzadas en esta línea tecnológica.
La estructura de las células solares combina tres materiales distintos: MoS2, o disulfuro de molibdeno, con dos dopajes diferentes para mejorar el rendimiento, y BN, nitruro de boro, para maximizar la absorción, todo ello sobre contactos metálicos.
Escalado fotovoltaico y aplicación urbana de los nuevos materiales
El desarrollo de esta tecnología responde también a las limitaciones de la fotovoltaica convencional en entornos urbanos, donde el peso, el tamaño o la rigidez dificultan su integración. Frente a ello, las células solares ultrafinas ofrecen ligereza y flexibilidad, dos rasgos clave para extender su uso en ciudad.
En este contexto, investigadores del IES-UPM estudian nuevas vías para escalar la fabricación de células solares mediante el depósito de materiales bidimensionales desde disolución sobre grandes áreas. El equipo plantea técnicas de pulverización y deposición que permitirían ampliar la producción, reducir costes y facilitar la industrialización de esta tecnología fotovoltaica.
En paralelo, se ha estudiado el impacto real que tendría la integración de esta tecnología en las ciudades. Al simular los efectos que puede tener el recubrimiento de un rascacielos en Madrid con estos materiales en forma semitransparente, se ha estimado que se puede obtener una generación de hasta un 30% del consumo energético de este edificio mientras se mantiene una luz agradable en las oficinas de su interior. La ligereza, flexibilidad y bajo coste de fabricación de estas células solares las convierte en una de las opciones más prometedoras para lograr ciudades verdes basadas en energías limpias donde cualquier superficie es una fuente de energía.
Los autores agradecen el apoyo financiero del proyecto MAD2DCM-UPM, financiado por la Comunidad de Madrid y la Unión Europea; el apoyo concedido 4EVERPV-CM por la Comunidad de Madrid; el apoyo de las subvenciones Comic y PVBooster del Ministerio de Ciencia e Innovación y el apoyo premiado APE2SOL por la Fundación Naturgy.