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La energía solar sería una muy buena fuente de energía, limpia y renovable si pudiéramos aprovecharla de manera eficiente. Esa energía solar se puede obtener a través de paneles fotovoltaicos comerciales. De hecho, algunos de ellos rinden más de 200 vatios por metro cuadrado. Cubrir el tejado de una vivienda unifamiliar con estos paneles le haría autosuficiente desde el punto de vista energético. ¿Por qué no lo hacemos? Sencillo, por su precio.
Los paneles solares fotovoltaicos están confeccionados (en un 90% de los casos) con cientos de células solares de silicio cristalino puro. El silicio es muy abundante en la corteza terrestre, de hecho la arena está hecha de óxido de silicio. Reducir ese cuarzo a silicio, purificarlo y crear los monocristales de silicio tiene un gasto de energía brutal que hace que su precio final sea muy caro. De hecho, un panel solar tarda años en suministrar la energía que se gastó en su confección.
Ahora un grupo de físicos de materiales dirigidos por Eicke R. Weber (University of California, Berkeley and the Lawrence Berkeley National Laboratory) pueden haber dado con una solución usando silicio “sucio” en la confección de células solares y conseguir así rebajar los precios de este producto industrial. Los resultados se han publicado este mes en Nature Materials.
La demanda de silicio cristalino puro ha crecido mucho más que su producción en 2004 aumentando por tanto los precios del producto.
El silicio en bruto es menos puro y por tanto mucho más barato, además hay mayor suministro de él, pero contiene, entre otras, partículas metálicas de hierro y cobre que contaminan el material, reduciendo la eficiencia de la célula solar construida a partir del mismo. Los agregados de estos metales atraen las cargas dentro del sistema reduciendo la cantidad de corriente que la célula puede generar.
El trabajo de Weber y colaboradores trata sobre cómo minimizar el efecto negativo de estas impurezas. Usando radiación sincrotrón han identificado partículas metálicas de unos 10 nanómetros de tamaño y han mapeado su distribución espacial. Analizando cómo se mueven las cargas dentro del semiconductor y su interacción con las impurezas han dado con una solución.
Han descubierto que si los agregados son pocos y grandes la producción de la célula solar es mejor que si los mismos son pequeños y numerosos. El tamaño y dispersión de dichos agregados se puede controlar mediante el control en el ritmo de calentamiento y enfriamiento del silicio. Silicio con partículas metálicas de una micra espaciadas cientos de micrómetros rinde hasta cuatro veces más que el silicio con partículas nanométricas. Todo ellos sin cambiar la cantidad total de metal contenida en el silicio.
En principio, y según estos resultados, se podrían crear células solares eficientes y económicas a partir de silicio impuro barato.