La Universidad de Costa Rica desarrolla celdas solares de tercera generación para uso doméstico

UCR/DICYT Científicos de la Universidad de Costa Rica (UCR) experimentan con materiales más baratos para construir paneles solares que puedan bajar la energía desde el sol hasta nuestros bolsillos de manera que los costarricenses podamos adquirirlos para sustituir buena parte del consumo de electricidad de las casas.

El material principal que se ha empleado hasta ahora en la construcción de las celdas que capturan la energía del sol en los paneles solares es el silicio. Este material tiene un costo elevado, que hace que los paneles resulten más caros y no puedan ser adquiridos por el grueso de la población para abastecer de electricidad sus hogares.

Científicos del Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química de la UCR (CELEQ) experimentan con tintes obtenidos de la naturaleza o fabricados en laboratorio, para sustituir el silicio y abaratar el costo de los paneles.

Celdas accesibles

Estas celdas se conocen como celdas de tercera generación para distinguirlas de las celdas de primera y segunda generación que se componen de silicio.

Las de tercera generación se construyen a base de vidrio o plástico. Estos son sometidos a un proceso de llamado “de dopado”, el cual consiste en insertarles impurezas o átomos para volverlos conductores de la electricidad.

La luz solar es fijada por medio del uso de tintes sensibilizantes que actúan como antenas receptoras de los fotones y estos insertan los electrones a una capa nanoparticulada de TiO2. Este proceso emula la fotosíntesis de las plantas, donde los tintes capturan la luz de sol para generar energía eléctrica.

La celda es parte de un mecanismo electrónico que permite transformar la energía luminosa (fotones) en energía eléctrica (electrones). Esto se logra mediante un proceso fotovoltaico, por lo cual las celdas también se denominan células fotovoltaicas, fotoeléctricas o fotocélulas.

Los coordinadores de la investigación del CELEQ son el Dr. Leslie William Pineda Cedeño y la Ing. Cindy Torres Quirós. El Dr. Pineda explicó que “este tipo de tecnología posee gran cantidad de componentes. En la tecnología de primera generación, ya usted no puede trabajar en la modificación de esa superficie de silicio. Ahí no puede hacer química ni física de ningún tipo”.

“Sin embargo con este tipo de sistemas de tercera generación, existe toda una gran variedad de puntos de entrada que usted puede modificar y puede aportar algo original en procura de mejorar la eficiencia de esta clase de dispositivos”, agregó el Dr. Pineda.

Una de las investigadoras del proyecto, Karina Torres Castro, explicó que “la eficiencia los sistemas de última generación es menor que la de sus predecesores, pero su costo es significativamente más reducido, por lo cual lo importante es crear un sistema con una eficiencia aceptable para ser utilizado en casas y edificios y que pueda utilizarse en los distintos entornos ambientales de nuestro país.”

Bonitos y baratos

Esta investigadora destacó otra ventaja, y es “que desde el punto de vista arquitectónico son paneles muy coloridos y decorativos, por lo que se pueden integrar perfectamente con la arquitectura de diferentes estructuras.”.

El prototipo es apenas una celda de un centímetro cuadrado, pero cuando alcance su máximo rendimiento se construirán a mayor escala para comercializar los paneles de manera que puedan abastecer de energía los electrodomésticos de una casa promedio.

Los investigadores del CELEQ experimentan con la eficiencia de los nuevos tintes en intensidad de corriente versus voltaje. También se investigan el anclaje de la pasta de dióxido de titanio para inyectar los electrones a la capa conductora. Tratan de obtener una mejor estabilidad de la celda y mejorar el electrolito para mayor rapidez del flujo de electrones.

En una etapa posterior de la investigación, científicos del Tecnológico (ITCR) junto con los de la UCR, realizarán mediciones de las celdas solares de primera y tercera generación para comparar su eficiencia.

Las mediciones se harán en diferentes partes del país, para contrastar la generación energética según las condiciones ambientales de cada zona, ya que en Costa Rica nunca se han hecho estudios de irradiación de la luz solar en distintos lugares.

Este proyecto fue una de las investigaciones expuestas en el XXXIV Minicongreso del Centro de Investigaciones Geofísicas (CIGEFI) que se realizó el 28 de abril del 2011, los cuales se llevan a cabo dos veces al año desde 1991 por iniciativa del director de este Centro, el Dr. Jorge Amador Astúa. Más información a los correos klariceorama@gmail.comEsta dirección electrónica esta protegida contra spam bots. Necesita activar JavaScript para visualizarla o lwpineda@yahoo.esEsta dirección electrónica esta protegida contra spam bots. Necesita activar JavaScript para visualizarla

Cómo funcionan los paneles solares

Un semiconductor se expone a la luz solar y al absorber un fotón de energía deprende un electrón de su sitio, creando una especie de hueco. Normalmente, el electrón encuentra rápidamente un hueco para volver a llenarlo, y la energía del fotón de pierde. Pero en el caso de la célula fotovoltaica el sistema de celdas obliga a los electrones y a los huecos a dirigirse hacia el lado opuesto del material conductor, en lugar de solo recombinarse en él. Así, se provoca una diferencia de potencial que origina tensión entre los dos extremos del material, lo que a su vez produce un flujo de electrones como sucede en una batería. El grupo de células fotoeléctricas conforman una red de células solares reunidas en un panel fotovoltaico y conectadas como circuito en serie para aumentar la tensión de salida a 12 ó 24 voltios. A la vez se conectan varias redes como circuito paralelo para aumentar la corriente eléctrica que genera el sistema.