Energetica 226. Mayo 2023

Sacando el máximo rendimiento a la célula fotovoltaica En 1877 fue desarrollada la primera célula fotovoltaica, fabricada en selenio y con una eficiencia del 0,5%. Empezaba la investigación y el camino de la industria fotovoltaica. En 1939, tras el descubrimiento de las regiones Tipo-PyTipo-N del silicio y su efecto fotoeléctrico en las uniones P-N, se dio paso a la aparición de nuevas tecnologías, como el transistor y la célula fotovoltaica. SOLEME E n 1940 se desarrolló la prime- ra célula fotovoltaica como hoy la conocemos, pero con eficiencias aún demasiado bajas. Fue en 1954 cuando se desarrolló el proceso para dopar el silicio, lo cual permitiría obtener eficiencias del 6%. La NASA se empezó a interesar por una fuente de energía alternativa para sus satélites, y en 1958 se lan- zó el primer satélite dotado con un sistema de respaldo compuesto por células de silicio. No fue hasta 1970 cuando se empezó a valorar la utili- zación de la tecnología fotovoltaica en aplicaciones de carácter público, y se desarrolló un proceso para in- crementar un 50% la eficiencia de las células. Impulsado por la crisis del petróleo y el interés de la comuni- dad científica, en 1973 la tecnología fotovoltaica experimentó un gran desarrollo, nuevas tecnologías y procesos de fabricación más económicos, dando paso a la utilización de silicio policristalino y amorfo donde has- ta ese momento se había utilizado el silicio monocristalino. Desde entonces, el proceso ha sido impa- rable con el desarrollo de nuevas técnicas y la creación de nuevas células fotovoltaicas, creando la necesidad de categorizar en tres generaciones las células fotovoltaicas mar- cadas por los diferentes materiales y técni- cas de producción. Ya se está pidiendo por la comunidad científica y fabricantes la crea- ción de una cuarta generación. Las generaciones de las células fotovoltai- cas se clasifican en función de los materiales de los que están hechas y de las técnicas uti- lizadas en su producción (Marques Lameirin- has & al. 2022; Figura 1). La primera generación de células se basa en obleas de silicio aprovechando todos los avances y experiencia de la fabricación de circuitos integrados. En la actualidad, esta generación acapara el 95% de la producción de energía en la industria fotovoltaica. Un motivo de la aparición de la segunda gene- ración fue la necesidad de abaratamiento de costes y mejora de sus características. Se desarrolló la tecnología de capa fina, que re- ducía el grosor de la capa captadora y, por tanto, lamateria prima necesaria. El inconve- niente de esta reducción fue la consiguiente pérdida de eficiencia en las fases iniciales. Por otra parte, se crearon nuevas técnicas de fabricación más eficientes y debido a sus nuevas propiedades se desarrollaron nuevos campos de uso de las células fotovoltaicas. Por último, la tercera generación se en- cuentra en pleno estado de evolución y abierta a muchos cambios, sobre todo en los compuestos a utilizar. Gracias al exponencial avance en el descubrimiento de compuestos químicos, la célula fotovoltaica se está em- pezando a fabricar con materiales diferentes, compuestos orgánicos mucho más económicos y capa- ces de romper con la dependencia de la unión P-N estándar utilizada hasta ahora. Se están utilizando nuevas técnicas de fabricación de células, aprovechando tecnologías consolidadas que han llegado a su máximo de eficiencia con nuevos compuestos y técnicas con poten- ciales mucho mayores en términos de eficiencia. Empezamos la etapa multiunión. Un compuesto muy destacado en esta generación y con investigacio- nes y desarrollos desde 2009 es el perovskita, que está a destinado a ser la base en la tecnología de heterounión (‘heterojunction’). To- dos estos descubrimientos y desa- rrollos son los que según algunos debe de dar paso a una nueva división, creán- dose una cuarta generación. Actualmente, ya no solo se busca el abarata- miento de la tecnología si no que se analizan también los costes ambientales, ahora se bus- ca que esa energía sea verde. Con diferentes métodos de medición y valoración se calcula la huella ecológica desde la fabricación hasta el reciclaje y se compara con otras fuentes de energía. La evolución prevista en la tecnología fo- tovoltaica dará lugar a nuevos conceptos en general, tanto en el ámbito de la generación y consumo de la energía como en el campo de la construcción y muchos otros, sin olvi- darnos por supuesto lo que la trajo a noso- tros, la industria aeroespacial ◉ Bibliografía Marques Lameirinhas, R. A., Torres, J. P. N., & de Melo Cunha, J. P. (2022). A photovoltaic technology review: history, fundamentals and applications. Ener- gies, 15(5), 1823. Figura 1. Categorización de las generaciones fotovoltaicas según Marques Lameirinhas & al. 2022 solar fotovoltaica 72 ENERGÉTICA XXI · 226 · MAY 23