Paneles Fotovoltaicos de Grafeno en Chile

Grafeno en paneles Solares

Teniendo en cuenta que el grafeno es transparente y que una de sus propiedades más valoradas es la conductividad, no es extraño que las investigaciones sobre este material estén relacionadas en gran parte con su uso en paneles fotovoltaicos. De hecho, varios científicos ya han demostrado que este material puede convertir un fotón en múltiples electrones capaces de conducir la electricidad.

Ahora, un grupo de investigadores chinos han dado un paso más desarrollando paneles solar-pluviales de grafeno que generan energía con el agua de la lluvia. Estas placas llevan un recubrimiento de grafeno que reacciona con los iones de las gotas para crear electricidad. Los científicos aún tienen que perfeccionar su funcionamiento, ya que en días de sol aún no mejoran el rendimiento de los actuales paneles, pero podría ser una solución perfecta para aprovechar los beneficios de la energía solar en zonas de baja insolación.

Por otra parte, un proyecto desarrollado por un equipo internacional se ha puesto manos a la obra para lograr aplicaciones del grafeno  en placas solares. 

El objetivo del proyecto fue obtener una estructura con propiedades ópticas y fotoeléctricas controlables para su empleo posterior en paneles solares. El resultado final del proyecto sería un prototipo de placa solar con una eficiencia superior a la de los análogos similares existentes.

panel fotovoltaico grafeno

Para crear un material nanohíbrido con el uso de puntos cuánticos se optó por el grafeno, que consiste de láminas cristalinas de carbono de un átomo de espesor. El grafeno posee unas propiedades únicas entre las que destaca la alta conductividad eléctrica. Este factor lo convierte en un material con gran futuro y mucha demanda en la nanoelectrónica.

“El objetivo principal del proyecto, explica su responsable, es crear nanoestructuras híbridas y estudiar los mecanismos físicos que controlan la fotogeneración de portadores de carga en la película de puntos cuánticos que se aplica a la superficie de las láminas de grafeno, así como la transferencia sin radiación de portadores desde los puntos cuánticos a dicho  material”.

“Vamos a realizar una investigación que arrojará luz sobre cómo se puede aumentar la eficiencia de los paneles solares existentes. El resultado último y absoluto del proyecto será un prototipo de placa solar con una eficiencia superior a la de los paneles existentes”, señala el catedrático.

Grafeno en microscopio

Las nanoestructuras híbridas bidimensionales que combinan varios elementos con distintas propiedades funcionales y tienen efecto sinérgico son los futuros ‘bloques de construcción’ para obtener nuevos tipos de materiales nanoestructurados con las propiedades ópticas y fotoeléctricas requeridas. Primero, se aprovechan las propiedades únicas que poseen los puntos cuánticos para captar la energía solar en banda espectral ancha y segundo, se hace uso de las propiedades eléctricas especiales del grafeno.

Grafeno resistente a la ozonización

Físicos obtienen grafeno altamente resistente a la ozonización

Según el Dr. Alexandr Baránov, se propone formar estructuras bidimensionales compactas a partir de los puntos cuánticos sintetizados en la MEPhI sobre la superficie del grafeno y estudiar sus propiedades electroópticas.

Durante la realización del proyecto se revelarán los mecanismos físicos que controlan la fotogeneración de portadores de carga en la película de puntos cuánticos, y se determinará la eficiencia de la transferencia sin radiación de portadores desde los puntos cuánticos al grafeno y los parámetros (estáticos y cinéticos) de la respuesta fotoeléctrica de la estructura híbrida a la radiación luminosa de diversa intensidad y composición espectral.

El futuro en paneles solares

Descubren un modo eficaz de aumentar la generación de energía solar

El proyecto culminará con la obtención de prototipos de sistemas fotovoltaicos (que transforman la luz solar en energía eléctrica) competitivos de nueva generación que destacarán por su elevada eficiencia gracias al efecto de generación multiexcitónica, o ionización por choque, acompañada por la multiplicación de los fotoportadores de corriente.

Como consecuencia del uso de puntos cuánticos, también se eliminarán las ‘ventanas de transparencia’ de la captación de energía solar, que son el punto débil de las placas solares a base de silicio y germanio que se utilizan actualmente.

“El incremento de la eficiencia de los nuevos sistemas en varios puntos porcentuales con respecto a los paneles solares que se usan en la actualidad podría suponer un gran avance en la creación de nuevas fuentes de energía renovables”, sostiene Ígor Nabíev.

En el 2020 hoy!

Hoy en día, 2 años después, de la edición de este artículo, los actuales paneles solares que aún no utilizan tecnología de grafeno han logrado alzar el promedio de eficiencia en casi 2 puntos, desde 17 a 19% promedio en las placas de tipo comercial. Muchos llegan a 21 e incluso 22% de eficiencia, la que hace 5 años no pasaba de 15%.  En esto han influido renovadas tecnologías en la composición de las células y el diseño de estructura del panel. Será interesante apreciar una combinación de ambas tecnologías de célula y grafeno en el futuro. Por otra parte ya se ha visto en el mercado en Chile disponibilidad de paneles con grafeno, que sin embargo no logran grandes niveles de eficiencia pero si la elevan,  en algún porcentaje, junto con mejorar su resistencia mecánica.