Un equipo de investigación de la Universidad de Tubinga, en Alemania, ha presentado un nuevo tipo de célula solar con una eficiencia notablemente alta. Permite la producción descentralizada de hidrógeno y tiene potencial para aplicaciones a escala industrial.
Los investigadores han desarrollado esta célula solar que forma parte integrante del aparato fotoelectroquímico y trabaja directamente con los catalizadores para la división del agua. La particularidad del desarrollo de Tübingen es que ya no es necesario un circuito externo adicional, como por ejemplo un panel solar fotovoltaico.
Este enfoque innovador hace que la tecnología sea más compacta, más flexible y potencialmente más rentable. Pero este diseño conlleva mayores exigencias para la célula solar.
Un enfoque innovador
La característica especial de la estructura de las células solares es el alto grado de control de las interfaces entre los diferentes materiales. Aquí las estructuras de la superficie se fabrican y comprueban en una escala de unos pocos nanómetros o millonésimas de milímetro. Especialmente problemáticos son los pequeños defectos cristalinos que se producen, por ejemplo, durante el crecimiento de las capas de células solares. Estos defectos también cambian la estructura electrónica y, por tanto, pueden reducir tanto la eficiencia como la estabilidad del sistema.
Sin embargo para los investigadores, en general, la corrosión y, por tanto, la estabilidad a largo plazo de la célula solar en el agua, sigue siendo el mayor desafío. En este sentido, dicen que han logrado grandes avances en comparación con trabajos anteriores.
El diseño técnico de la nueva célula es a la vez innovador y especialmente eficaz. El índice de eficiencia de la celda indica qué porcentaje de la energía de la luz solar se puede convertir en energía utilizable de hidrógeno (poder calorífico). El equipo de investigación ha logrado una eficiencia del 18%, el segundo valor más alto jamás medido para la división solar directa del agua.
Hidrógeno verde
Cuando el hidrógeno se produce a partir de agua mediante electrólisis utilizando energía renovable, se le denomina hidrógeno verde, debido a su producción respetuosa con el medio ambiente.
Varios proyectos de otras universidades demuestran que la tecnología, incluso con eficiencias mucho menores, puede comercializarse. Se trata de una tecnología para la producción solar de hidrógeno que no requiere una conexión potente a la red eléctrica. Esto significa que soluciones independientes más pequeñas y permanentes para el suministro de energía también son posibles.
El trabajo de Tubinga está integrado en el proyecto conjunto H2Demo, financiado por BMBF, en el que participan socios externos, incluido el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE). Los próximos pasos incluyen mejorar la estabilidad a largo plazo, transferir a un sistema de material basado en silicio más rentable y ampliarlo a áreas de superficie más grandes. Los resultados de la investigación podrían contribuir significativamente al suministro de energía y a la reducción de las emisiones de CO2.