¿Cómo funciona la energía solar?
El sol, esa planta de energía en el cielo, baña la Tierra con abundante energía para satisfacer muchas veces todas las necesidades energéticas del mundo. No emite emisiones de dióxido de carbono. No se acabará. Y es gratis.

Entonces, ¿cómo diablos puede la gente convertir esta abundancia de rayos de sol en electricidad útil?

La luz del sol (y toda la luz) contiene energía. Por lo general, cuando la luz golpea un objeto, la energía se convierte en calor, como el calor que siente mientras está sentado al sol. Pero cuando la luz golpea ciertos materiales, la energía se convierte en una corriente eléctrica, que luego podemos aprovechar para obtener energía.

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La tecnología solar de la vieja escuela utiliza grandes cristales hechos de silicio, que producen una corriente eléctrica cuando la luz lo golpea. El silicio puede hacer esto porque los electrones en el cristal se levantan y se mueven cuando se exponen a la luz en lugar de simplemente moverse en su lugar para generar calor. El silicio convierte una buena parte de la energía luminosa en electricidad, pero es caro porque los cristales grandes son difíciles de cultivar.

Los materiales más nuevos utilizan cristales más pequeños y baratos, como seleniuro de cobre, indio, galio, que se pueden moldear en películas flexibles. Esta tecnología solar de “película delgada”, sin embargo, no es tan buena como el silicio para convertir la luz en electricidad.

En este momento, la energía solar solo representa una pequeña parte de la generación total de electricidad de los EE. UU., Porque es más cara que las alternativas como el carbón barato pero altamente contaminante. La energía solar es cinco veces más cara que lo que la gente paga por la corriente que sale de los enchufes.

Para tener la esperanza de reemplazar los combustibles fósiles, los científicos necesitan desarrollar materiales que puedan producirse en masa fácilmente y convertir suficiente luz solar en electricidad para que valga la pena la inversión.

Le pedimos a Paul Alivisatos, subdirector de laboratorio del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California y líder de su proyecto de investigación de energía solar Helios, que explicara cómo las personas capturan la energía de la luz solar y cómo podemos hacerlo mejor.

¿Qué es una célula solar?
Una célula solar es un dispositivo que la gente puede fabricar y que toma la energía de la luz solar y la convierte en electricidad.

¿Cómo una célula solar convierte la luz solar en electricidad?
En un cristal, los enlaces [entre los átomos de silicio] están hechos de electrones que se comparten entre todos los átomos del cristal. La luz se absorbe y uno de los electrones que está en uno de los enlaces se excita hasta un nivel de energía más alto y puede moverse más libremente que cuando estaba ligado. Ese electrón puede moverse libremente alrededor del cristal y podemos obtener una corriente.

¿Qué tan buenas son las células solares actuales para capturar energía luminosa?
Entonces podemos hablar de la eficiencia energética. La eficiencia energética de una celda de silicio cristalino típica está entre el 22 y el 23 por ciento [rango, lo que significa que convierten hasta el 23 por ciento de la luz que las golpea en electricidad]. Los que normalmente podría permitirse poner en su azotea son más bajos que eso, en algún lugar entre el 15 y el 18 por ciento. Los más eficientes, como los que van por satélite, pueden tener eficiencias energéticas cercanas al 50 por ciento.

La eficiencia energética es una medida, pero la otra cosa que nos preocupa mucho es el costo de fabricación y la escala de producción.

En mi opinión, la tecnología de silicio no [escala] demasiado bien [porque es cara de fabricar]. Necesitamos inventar alguna tecnología nueva, [que] puede que no sea tan eficiente, pero es necesario ser capaz de producir millones de acres de material si desea obtener mucha energía. La gente está intentando utilizar nuevos materiales como plásticos y nanopartículas.

La producción solar total en 2004 fue alrededor de una milésima parte del consumo total de energía de los EE. UU. Simplemente no es suficiente. Algo tiene que cambiar. Aún no hemos llegado. Aún quedan muchos descubrimientos por hacer .

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