Unión Oriquete para células fotovoltaicas de alta eficiencia - Oriquete’s junction.

La Unión Oriquete permite que la eficiencia en una célula fotovoltaica de Arseniuro de Galio aumente considerablemente. Esta Unión Oriquete disminuye la resistencia de aislamiento entre los distintos materiales semiconductores de las células de lámina delgada de nueva generación.

La Unión Oriquete supone un avance importante en la labor de investigación de un destacado equipo de diseñadores de células de un laboratorio de reconocido prestigio. La Unión Oriquete permite disminuir la resistencia eléctrica que hay entre un material semiconductor y el siguiente, en una célula fotovoltaica de lámina delgada. Como sabemos, un elemento es tipo p y el otro es tipo n. El principal problema al que se enfrentan los diseñadores de células en el mundo fotovoltaico, es el de disminuir el gap de energía que siempre tiene lugar cuando se juntan dos materiales (uno más electronegativo que el otro).

Este descubrimiento, basado en mejorar la conducción eléctrica (vía disminuir la resistencia eléctrica existente entre dos materiales distintos), es sin duda la punta del iceberg. La técnica Oriquete o Unión Oriquete, sin duda pone de manifiesto que las células fotovoltaicas 2.0, se centrarán en, como los más expertos en la materia saben, utilizar varios tipos de materiales depositados uno encima del otro, siendo el denominador común, el hecho de que el Silicio no estará presente en la nueva fotovoltaica. Principalmente por su mayor coste.

Ahora bien, el principal problema al que se enfrentan los laboratorios, cuyas líneas de investigación más prometedoras se centran en unir dos o más materiales, es justamente el comportamiento en el punto en que ambas capas de materiales distintos se juntan.

Por ello, avances como los logrados en la Unión Oriquete, suponen acercar un poco más el día en que la fotovoltaica deja las eficiencias por debajo del 20%, para subir hasta el 40%.

¿Qué son la Eficiencia Energética y las Energías Renovables?

Breve introducción

Debido a la ratificación del Protocolo de Kyoto, los países firmantes se obligaron (voluntariamente) a reducir su huella de carbono. Es decir, a reducir las emisiones de gases causantes del efecto invernadero, a los niveles existentes a principios de la década de los 90. El principal gas es el CO2 (dióxido de carbono), si bien no es el único.

Cada país estaba pues obligado a reducir sus emisiones, ya que en todos los casos, contaminaban mucho más tras esa década caracterizada por un progreso económico global. Para el caso de España, la la firma de Kyoto le obligó a reducir dramáticamente la emisión de CO2.


¿Qué es la Eficiencia Energética?

Aunque mucha gente las confunde, no tienen nada que ver. Es más, yo diría que son casi opuestas. Las Energías Renovables son una forma alternativa de producir electricidad (salvo la solar térmica) con materias primas inagotables. La Eficiencia Energética, en cambio, en lugar de producir (aunque energía "limpia") se centra en ahorrar. Es decir, son las dos caras de la misma moneda.

Con las Energías Renovables producimos electricidad, pero con la Eficiencia Energética evitamos que esa electricidad tenga que ser generada (porque hemos logrado que ya no se consuma).

Pero ... ¿qué pilares sustentan a la Eficiencia Energética? Un alumbrado de bajo consumo, un uso racional de los climatizadores (frío y también calefacción), un buen diseño bioclimático de los edificios, etc.


¿Qué son las Energías Renovables?

Son diversas formas de producir energía, normalmente eléctrica, cuyo origen no está basado en fuentes agotables. Tengamos en cuenta que las fuentes convencionales son altamente contaminantes, salvo en el caso del Uranio (cuyas connotaciones desfavorables son otras, no en sí mismo el hecho de que emitan CO2 a la atmósfera, lo cual no es cierto).

Tradicionalmente se han empleado las siguientes materias primas no renovables:

1. Carbón, gasóleo y fuelóleo (centrales térmicas que emiten altas cantidades de CO2, con un rendimiento de entre el 25 y el 35%).
2. Gas natural (centrales térmicas con un rendimiento cercano al 59%).
3. Uranio (central térmica basada en la tecnología de fisión nuclear).

Las energías renovables, en esencia son las siguientes:

1. Eólica: basada en la capacidad del viento de hacer girar unas "palas" que están situadas, al menos, a 40 metros de altura, con un diseño aerodinámico muy particular (el contrario al de las alas de los aviones). Ese moviemiento de las "palas" hace girar un eje que finalmente, al estar dentro de unos imanes, produce electricidad.
2. Solar Fotovoltaica: partiendo de el Silicio, que es un material muy abundante en la Naturaleza (por ejemplo en la arena de una playa), se le aplica una serie de tratamientos químicos, que son muy caros (tanto económica como energéticamente hablando), que le confiere a ese material tan común, unas propiedades eléctricas a nivel microscópico que les permite captar los rayos del sol, y producir electricidad.
3. Solar térmica: la finalidad no es producir electricidad, sino calentar un fluido (no necesariamente es agua). El funcionamiento es muy simple. El Sol, caliente una "plancha" con unas determinadas características, que permite elevar la temperatura de ese fluido (nunca por encima de los 100ºC).
4. Solar termo-eléctrica: es una mezcla de las dos anteriores. El Sol calienta un fluido a una temperatura de entre 300 y 400ºC. Esa gran cantidad de energía genera vapor. A partir de ese vapor .... el funcionamiento ya es como el de una central térmica convencional. En función de cómo sea el sistema de captación de la energía solar, se distinguen a su vez, las centrales termoeléctricas de torre, las cilindro-parabólicas, y las de disco Stirling.
5. Maremotriz: el movimiento ascendente y descendente de las mareas (desde la pleamar hasta cuando la mar está muy baja) hace mover a un émbolo el cual a su vez acciona un eje. Ese eje en rotación ... a partir de aquí es exactamente igual a lo que ocurre en el interior de un aerogenerador o molino de viento.
6. La energía de las olas: es muy parecida a la anterior, salvo que el movimiento ascendente y descendente ocurre al paso de cada ola (no únicamente dos veces al día).
7. Biomasa: consiste en el aprovechamiento de la energía calorífica que se encuentra "encerrada" en los residuos forestales, o también en cultivos ecológicos. Esta materia prima, se quema en una caldera que produce electricidad.
8. El Hidrógeno: ¡¡ LA GRAN ESPERANZA PARA UN MUNDO 100% VERDE !! Obviamente, el hidrógeno en sí mismo no es una energía renovable. Pero en, como mucho 10 años, va a ser utilizado como "Vector Energético" ... ¿qué es esto?. Pues que nos va a servir a modo de lo que hoy son las baterías. Es un elemento que nos va a permitir poder producir toda la electricidad renovable que seamos capaces, aún cuando no la consumamos en ese mismo instante, ya que el excendente será almacenado. Hoy en día, este problema del no almacenamiento de la electricidad no se ha resuelto. Pero sin duda, el Hidrógeno nos va a permitir lograr la "cuadratura del círculo" ... Podremos poner infinidad de aerogeneradores (más baratos que la electricidad convencional) sin miedo a pasarnos de generación en los momentos de poco consumo (normalmente por la noche) ... Es más, nuestros coches serán alimentados por lo que ya se conoce como "Pilas de Hidrógeno".
   
   Por cierto, ¿sabías que el hidrógeno puede ser producido de un modo 100% limpio? ... ¿cómo?. Muy fácil. Cogemos agua de mar (para no gastar el agua de consumo), la desalamos (esa electricidad es eólica), rompemos la molécula de H2O obteniendo Hidrógeno y Oxígeno (como residuo el oxígeno !!! ... eso sí que es no contaminar, en lugar de desechar CO2, emitimos Oxígeno). Y por último, ese hidrógeno obtenido mediante la Electrólisis del Agua, lo almacenamos en una pila de hidrógeno (que cabe en la mitad del maletero de un coche).

¿Qué estrategias ha seguido España para reducir sus emisiones?

En la década pasada (2000 - 2010), los esfuerzos y las políticas han ido orientadas a las Energías Renovables. De entre todas ellas, las que en España han tenido un mayor cantidad de potencia instalada han sido la Eólica, la Solar Fotovoltaica y la Solar Termo-eléctrica.

En cambio, para esta década que empezamos, los esfuerzos se están perfilando en la línea de evitar que se tenga que generar tanta electricidad, como ya hemos visto, con la Eficiencia Energética.

Tengamos en cuenta que el éxito de la primera parte de la estrategia (las renovables) ha sido de tal magnitud, que términos anuales, la media de producción eléctrica con fuentes no contaminantes es del 30% del total .... lo cual digamos que no tiene muy contento a los grandes actores del sector energético.