La fotovoltaica en comparación
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La fotovoltaica es la técnica más lograda para obtener corriente del entorno. Es al mismo tiempo el patrón de comparación natural para la neutrinovoltaica — y la comparación merece la pena, porque muestra en qué se distinguen realmente ambos planteamientos.
Cómo trabaja una célula solar
Un fotón incide sobre el silicio y eleva allí un electrón por encima de la banda prohibida de 1,12 electronvoltios. Un campo eléctrico incorporado en la unión p-n separa el electrón del hueco que queda atrás antes de que ambos vuelvan a encontrarse. El portador de carga así separado se marcha en forma de corriente.
El proceso es una superficie — tiene lugar en la cara externa, en una capa de unos pocos micrómetros.
Los límites son conocidos
Lo notable de la fotovoltaica es con qué exactitud están calculados sus límites superiores. William Shockley y Hans-Joachim Queisser dedujeron en 1961 que una célula simple puede aprovechar como mucho alrededor del 33 por ciento de la luz solar.
La razón está en el espectro. Los fotones con demasiada poca energía no superan la banda prohibida y se pierden. Los fotones con demasiada energía ceden el excedente en forma de calor. Solo una parte de la luz encaja.
Las células de silicio actuales alcanzan en el laboratorio casi el 27 por ciento; los módulos en campo, en torno al 20 o 23. La técnica está, pues, cerca de su límite teórico — señal de madurez. Solo se avanza más con células apiladas para distintas franjas espectrales, por ejemplo silicio con perovskita.
La única propiedad que lo determina todo
La fotovoltaica necesita luz. De noche no suministra nada, y eso no es una insuficiencia técnica, sino la definición del procedimiento.
En Alemania resulta de ello un grado de utilización de en torno al once por ciento a lo largo del año: una instalación suministra en promedio una novena parte de lo que podría a plena carga. El resto es noche, nube, invierno.
Precisamente aquí intervienen todos los procedimientos de la recolección de energía que no dependen de la luz.
La diferencia en el planteamiento
La ecuación maestra de la neutrinovoltaica integra, en cambio, sobre el volumen, no sobre una superficie. Esa es la diferencia propiamente dicha, y tiene tres consecuencias:
La producción debe crecer con el número de capas, no con la superficie iluminada. La patente WO2016142056A1 reivindica de diez a veinte capas alternas de grafeno y silicio, en particular doce.
La orientación desaparece. Una instalación solar debe mirar al sur y estar, a ser posible, inclinada. Un componente que responde a flujos incidentes por todos los lados no necesita orientación.
El ciclo día-noche desaparece. Los canales de entrada mencionados están presentes, según la exposición del grupo, las veinticuatro horas del día.
Lo que de ello puede deducirse con equidad
Los dos procedimientos no son competidores por el mismo puesto. Apuntan a situaciones distintas.
La fotovoltaica está acreditada, probada en miles de millones de módulos, madura industrialmente e imbatiblemente barata allí donde el sol brilla y hay superficie disponible. Quien tiene un tejado no necesita alternativa.
La neutrinovoltaica apunta a lo contrario: sin luz, sin superficie, sin orientación. Un sótano, el interior de un aparato, un emplazamiento en la noche polar. El grupo presenta sus proyectos expresamente como en fase de desarrollo y designa los valores de potencia mencionados como objetivos de diseño.
La comparación es así menos una competición que un reparto: la fotovoltaica ha mostrado que la energía del entorno es aprovechable a gran escala. La pregunta de la neutrinovoltaica es si eso se logra también allí donde no llega la luz.
Términos relacionados
- Silicio — el material común
- La ecuación maestra — por qué volumen en lugar de superficie
- Recolección de energía — el campo que lo engloba
- Termofotovoltaica — luz a partir de calor
Fuentes
- W. Shockley, H. J. Queisser: Detailed Balance Limit of Efficiency of p-n Junction Solar Cells, Journal of Applied Physics 32, 510 (1961).
- Fraunhofer ISE: Photovoltaics Report — rendimientos y cifras de producción.