Cada 60 minutos, el Sol baña la Tierra con energía suficiente para cubrir el consumo mundial durante todo un año. Los datos, recordado por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM)es abrumador. Pero hay un problema: aprovechar toda esa energía en nuestras ciudades se topa literalmente con un muro. Los tejados solares clásicos se nos están quedando pequeños en ciudades cada vez más densamente pobladas, y colgar paneles rígidos y pesados ​​en las fachadas de los edificios no es una opción realista.

Para evitar este bloqueo estético y espacial, los laboratorios han encontrado una solución pionera: utilizar nuevos materiales bidimensionales. Se trata de capas microscópicas que permitirán convertir las ventanas de cualquier rascacielos en paneles solares totalmente invisibles.

Con sello español. El grupo de investigación Silicio y Nuevos Conceptos para Células Solares (SyNC) del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha conseguido fabricar microprototipos de células solares ultrafinas y de alta eficiencia.

El secreto de esta tecnología reside en los llamados materiales fotovoltaicos bidimensionales. Imaginemos una lámina tan delgada que sólo tiene unos pocos átomos de espesor; A todos los efectos prácticos, es tan delgado que la física considera que carece de una tercera dimensión. La ciencia conoce esta familia de compuestos con un nombre complejo, metaldicalcogenuros de transición (TMDC), entre los que destacan el disulfuro de molibdeno (MoS2) y el diseleniuro de tungsteno (WSe2). Su gran rareza –y su mayor virtud– es que, a pesar de ser una capa casi invisible, tienen una extraordinaria capacidad para absorber la luz solar.

El alcance real. Para comprender esta tecnología, los investigadores publicó un estudio en la revista científica Nanoenergía. En él simularon lo que pasaría si la fachada de un rascacielos real, la Torre Picasso de Madrid, se cubriera con ventanas semitransparentes realizadas con estos materiales. Los resultados estiman que se podría cubrir entre el 16% y el 23% del consumo eléctrico diario del edificio. Si además se combina esta tecnología con zonas de módulos opacos, la generación podría superar el 30% de las necesidades energéticas del rascacielos.

Luz natural, colores reales y ahorro en la factura. Históricamente, el gran «pero» de las ventanas solares ha sido la mala calidad visual. Las tecnologías alternativas, como las células orgánicas o de perovskita, a menudo actúan como un filtro que tiñe la luz que entra en la habitación con tonos rojizos, amarillos o marrones antinaturales.

Según explican investigadores de la UPMLa estructura de los materiales TMDC resuelve este problema de raíz: permiten una absorción muy equilibrada de la luz visible, lo que elimina el problema de la «coloración» no deseada de la luz. El resultado es una iluminación con un tono natural y cálido, consiguiendo un Índice de reproducción cromática (CRI) superior a 90, una métrica de calidad muy alta para espacios de trabajo.

Además de generar electricidad, en lugares muy soleados como España, estas gafas bloquean de forma natural el deslumbramiento excesivo. Esto significa que el rascacielos no sólo produce su propia energía, sino que también ahorra mucho dinero al no tener que encender tanto el aire acondicionado.

Del laboratorio microscópico a la fábrica. Crear estas células solares ultrafinas es un trabajo de altísima precisión. Para fabricar los prototipos en el laboratorio, el equipo de la UPM ha utilizado una técnica denominada recogida en caliente. Con este método, utilizan una pequeña burbuja transparente para seleccionar, recolectar y depositar fragmentos de los materiales, creando pilas a medida que combinan las mejores propiedades de cada uno.

Pero el objetivo no es quedarse en el laboratorio. Los investigadores del IES-UPM ya están trabajando con nuevas técnicas para escalar este proceso y cubrir grandes áreas, como ventanas enteras. Según los propios científicos“mediante técnicas de pulverización y deposición de estas soluciones se podrían escalar los procesos de fabricación, reduciendo costes y permitiendo la industrialización de esta tecnología disruptiva”.

El as en la manga: recuperar el calor perdido. El potencial de estos materiales bidimensionales va mucho más allá de las ventanas solares. Otra investigación del mismo equipo, publicado en la revista científica Materiales de Energía Aplicada ACS, demuestra que modificando el disulfuro de molibdeno (MoS2) con un elemento llamado niobio, el material adquiere impresionantes propiedades termoeléctricas.

Más simplemente, esto significa que en el futuro estos materiales no sólo podrían capturar la luz solar, sino que también podrían tener aplicaciones en sensores térmicos o en la recuperación de energía del calor desperdiciado por máquinas o edificios.

La nueva piel de la ciudad. La ligereza, flexibilidad y bajo coste de fabricación de estas células solares las convierte en una de las opciones más prometedoras para conseguir las ansiadas «ciudades verdes». La tecnología fotovoltaica bidimensional nos demuestra que la transición ecológica en entornos urbanos densos ya no depende únicamente de encontrar espacio en los tejados para colocar grandes paneles rígidos. El verdadero cambio de paradigma consiste en transformar la propia «piel» de los edificios -sus ventanas, sus paredes, sus fachadas- en fuentes activas de energía limpia, garantizando que cualquier superficie pueda ser un aliado contra el cambio climático.

Imagen | Foto por Arturo Mazi en desempaquetar

| Los paneles solares de plástico siempre han sido más un sueño que una realidad: China acaba de cambiar eso

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la noticia Los rascacielos están llenos de cristal, por eso a algunos investigadores españoles se les ha ocurrido una idea: dejarlos que sirvan como «paneles solares» fue publicado originalmente en Por Alba Otero.