Cada día que pasa es un día en el que hacemos un mayor uso de las energías renovables para que el mundo “gire” sin perjudicar al medioambiente. La energía fotovoltaica con células solares de silicio entra en este rubro, o los que comúnmente conocemos como paneles solares. El mercado de los mismos ha crecido de manera exponencial, trayendo consigo muchísimos beneficios de todos los tipos: Una disminución del daño ambiental, mayor conocimiento entre las personas sobre esta tecnología y la disminución de los costes de la misma debido a la alta demanda y su popularidad, siendo sin duda alguna una de las fuentes más utilizadas para darle electricidad al mundo entero, superando a la energía nuclear.

Sin embargo, desde hace más de 40 años se ha estado buscando sin cansancio una solución a una traba o problema que ocurre en los paneles solares: la degradación de las células solares. Estas células están configuradas con una región activa de silicio dopado con boro que es rica en oxígeno. El problema está en que, al tener pocas horas de funcionamiento en exposición de la temperatura ambiente, comienzan a degradarse en un proceso llamado en sus siglas en inglés LID (significando en español degradación inducida por la luz.)

Este LID es producido en dos etapas: Una degradación rápida y una lenta. La primera se manifiesta en cuestión de segundos y tiene una dependencia a la temperatura débil. La segunda es un proceso asintótico con una escala de tiempo de decenas de horas con una energía de activación que forma defectos, los cuales guardan relación con la degradación de unos 0.48 eV. Existe un hecho curioso entre estos dos defectos, pues se dice que pueden ser independientes, pero a la vez también pueden ser transformados uno por el otro.

La degradación que se va generando en la etapa lenta tiene una considerable gravedad debido a que estos son los principales culpables de la pérdida de eficiencia de las células solares de silicio cuando absorben la luz.

Los paneles solares funcionan de manera compleja pero a la vez sencilla: En pocas palabras, cuando se está generando la energía en los mismos, las células solares que comentábamos más arriba son las encargadas de transformar la luz en energía eléctrica. El problema, de nuevo, es el defecto LID, que al deteriorarse las células fotovoltaicas, las mismas no pueden pasar electrones, por lo que todo el panel solar pierde una eficiencia considerable.

¿Pero tan considerable es la pérdida de eficiencia?

A simple vista podría pensarse que no es mucho, pero en realidad sí lo es. Cuando los paneles son instalados y comienzan a funcionar para producir energía, como explicamos más arriba, en las primeras horas del funcionamiento del mismo se pierde eficiencia en un 2%. Es decir, pasa de un 20% de eficiencia a un 18% en cuestión de minutos. Si piensas que un 2% no es tan grave, puede que tengas razón aplicado en otros parámetros, pero el tema es que cuando los paneles solares son los elegidos para proporcionar energía a una porción majestuosa del mundo, ese 2% de pérdida, sí es bastante significativo y puede generar muchas molestias junto a distintos fallos eléctricos.

Este déficit eléctrico producido por el LID equivale a la energía proporcionada por 15 centrales nucleares, así que sí, como ves, es un 2% muy problemático. Este déficit solar debe ser repuesto de alguna manera, por ejemplo, con la quema de combustibles fósiles, una fuente de energía que no es tan sostenible como la energía solar.

Pero fueron unos largos 40 años de investigaciones para dar con esta gran falla. Haber encontrado la trampa que estaba generando la degradación de las células fotovoltaicas es un gran logro, pero no es suficiente, se necesita dar con una solución al problema y es aquí cuando entra la ingeniería a hacer su trabajo. Entre los distintos avances que se están llevando a cabo se ha llegado a la conclusión de que el material de silicio debe contar con una excelente calidad en su estructura para que la vida útil de los portadores de carga, llamado electrones, sea más prolongada.

Otro punto a considerar es que se hicieron pruebas con iluminación, donde se concluyó que el portador de carga estando bajo iluminación tenía un período de vida útil mucho más corto mientras se transformaba el defecto en comparación a cuando esto se hacía bajo la oscuridad. Además, este efecto también es reversible, pues luego de ser deteriorado bajo la iluminación, al ponerlo a calentar bajo la oscuridad se recuperaba la vida útil, así que los avances que se han descubierto para eliminar la trampa de la degradación de células parece ir viento en popa.