La energía solar es una de las energías renovables más usadas del planeta. Sin embargo, la eficiencia de los paneles solares fotovoltaicos actuales se sitúa en torno al 25%, y se está trabajando en materiales que puedan llegar a duplicar esa cifra. Ahora, una nueva investigación podría aumentar esta eficiencia al aprovechar la luz infrarroja.

Convirtiendo la luz infrarroja al espectro visible: más eficiencia para paneles solares

Los paneles actuales sólo capturan la luz del espectro visible, por lo que el resto del espectro queda desaprovechado. Por ello, científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory han descubierto que, mediante nanopartículas recubiertas de unos tintes orgánicos especiales, se puede convertir la luz cercana al espectro infrarrojo en luz visible, lo cual permite a las células fotovoltaicas abarcar un espectro más amplio.

Estas nanopartículas de conversión ascendente (UCNP) contienen iones metálicos de lantánidos como el iterbio y el erbio. El iterbio absorbe la luz infrarroja y la envía al erbio, que lo devuelve como luz verde visible. Si recubrían con un tinte orgánico las nanopartículas aumentaba la eficiencia, pero éstos se degradaban casi inmediatamente al exponerlos a la luz.

Aunque al principio no sabían por qué ocurría esto, finalmente descubrieron que los lantánidos en las partículas provocan que los tintes entren en un estado en el que pueden unir varios fotones en un único fotón de luz visible, transfiriendo la energía de los lantánidos de manera más eficiente. Así, actúan como una especie de concentradores de luz.

Se pueden usar en las paneles solares actuales

En la siguiente imagen vemos cómo una representación de cómo, después de absorber la luz infrarroja, un átomo de erbio (en rojo) la emite como luz verde visible. Las partículas azules y moradas son los tintes que mejoran el proceso.

Una vez entendieron el mecanismo, diseñaron nuevas nanopartículas que potenciaran este efecto, aumentando la concentración de lantánidos del 22 al 52%. Con esto, descubrieron que estas nanopartículas eran 33.000 veces más brillantes y 100 veces más eficientes que si no tuvieran el tinte.

El siguiente paso será estabilizar el uso de los tintes, ya que actualmente son muy inestables con el aire ambiente. De hecho, tuvieron que realizar los experimentos en un ambiente de nitrógeno, por lo que será necesario diseñar capas protectoras para las nanopartículas.

Una vez consigan estabilizarlos, podrán ser utilizados en las placas solares que existen en la actualidad, ya que son transparentes. Esto permitiría que una placa solar que ya tengas en casa pueda aumentar su eficiencia, ya que la tecnología de recepción es la misma, pero le va a llegar más luz (como si el sol brillase el doble, o hubiera dos soles). Además, también llegarían nuevas placas solares que incluyesen ya estas capas.