Cómo las células solares con poca luz pueden descarbonizar su hogar

A medida que la energía solar fotovoltaica se vuelve cada vez más común, el mundo ha adquirido una mejor comprensión de cómo convierte la luz solar en electricidad. Desde paneles solares lo suficientemente grandes como para alimentar ciudades enteras hasta paneles solares portátiles lo suficientemente dinámicos como para cargar teléfonos celulares, las empresas exploran y amplían continuamente los límites de cómo se puede usar la luz para impulsar la vida cotidiana de formas cada vez más sostenibles.

Las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC) son un buen ejemplo. Se desarrollaron por primera vez a fines de la década de 1980 para imitar la absorción natural de la energía de la luz y convertir cualquier luz visible, no solo la luz solar directa, en energía eléctrica. Sin embargo, a pesar de un costo de producción relativamente bajo, la densidad de potencia de las células sensibilizadas por colorante no era competitiva con la tecnología solar de silicio convencional, por lo que las DSSC siguieron siendo poco más que una novedad durante 30 años.

Sin embargo, lo que sí prometía era el rendimiento de tales dispositivos en condiciones de poca luz, como en interiores o en lugares sombreados al aire libre, incluso si esos primeros DSSC ofrecían un rendimiento un poco mejor que las células de silicio amorfo utilizadas en las calculadoras alimentadas por energía solar. Avance rápido hasta hoy, y los avances revolucionarios en química y diseño han hecho que las células solares de poca luz sean más eficientes y ofrezcan una mayor densidad de potencia, abriendo nuevas posibilidades de mercado.

El momento no podría ser mejor. La dependencia de la sociedad de los dispositivos conectados , y de IoT , ha llevado a la fabricación de miles de millones de sensores y dispositivos electrónicos de consumo. Esto genera preocupación sobre el impacto de IoT en el medio ambiente, ya que las baterías desechables dentro de dichos dispositivos contribuyen significativamente a los desechos electrónicos y las emisiones de carbono . Sin embargo, las celdas de poca luz muestran cómo la industria solar puede liderar una nueva área de descarbonización en tales aparatos.

Potencia con poca luz

Casi la mitad de los sensores de IoT están instalados dentro de edificios, donde las condiciones variables de poca luz son la norma. La tecnología fotovoltaica, como esas células calculadoras de silicio amorfo, no produce suficiente energía en condiciones operativas con poca luz del mundo real para alimentar los dispositivos conectados. Al mismo tiempo, la tecnología fotovoltaica de alto rendimiento y poca luz, como las celdas de arseniuro de galio , tienen un precio que las ha hecho adecuadas solo para aplicaciones de investigación y satélites espaciales , no para la electrónica del mercado masivo.

Las celdas solares de poca luz de hoy, incluidas las que está desarrollando mi empresa, Ambient Photonics, pueden recolectar energía de la luz artificial e indirecta para crear una fuente de energía ilimitada para una gran cantidad de dispositivos. La luz interior y los ambientes exteriores con poca luz son dinámicos y generalmente más sombríos de lo que se supone. Como resultado, requieren una densidad de potencia revolucionaria para ofrecer un rendimiento fiable. Lograr celdas solares sensibilizadas por colorante de alta potencia a precios competitivos no solo abre nuevas oportunidades de sostenibilidad para los fabricantes de dispositivos, sino que también abre las puertas a posibilidades de diseño que los ingenieros de electrodomésticos no pueden lograr con dispositivos desechables alimentados por batería.

Descarbonizando la cadena de suministro

La energía solar en la azotea se ha convertido en una solución eficaz y accesible para que las empresas compensen las emisiones de sus operaciones de construcción mediante la generación de electricidad en el sitio. Si bien esto reduce efectivamente lo que se conoce como emisiones de carbono de "alcance 1" y "alcance 2", todavía existe una desconexión entre colocar energía solar en el techo de una fábrica y los productos reales que se fabrican dentro del edificio. Al volver a examinar cómo se fabrican los productos en la cadena de suministro, con sus emisiones asociadas de "alcance 3", la industria solar puede proporcionar más que solo generación a gran escala, puede convertirse en la fuente de energía para la vida cotidiana.

Cuando se trata de dispositivos electrónicos, por ejemplo, un cambio lógico que hacen los fabricantes a lo largo de la cadena de suministro, que aprovecha las ventajas de la energía solar, es eliminar las baterías desechables.

Considere el caso de un control remoto. El fabricante alemán de baterías Varta estima que cada batería AAA tiene emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero de por vida de 61 g de CO 2 . La mayoría de los controles remotos requieren dos pilas AAA que duran alrededor de un año, con un uso promedio. La vida útil promedio de un control remoto es de siete años y requiere 14 baterías durante ese tiempo.

Según la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU ., se venden aproximadamente tres mil millones de baterías solo en los Estados Unidos cada año, con un promedio de 32 por familia o 10 por persona. El consumidor típico posee dos pilas de botón y pilas secas de 10 A, AA, AAA, C, D o 9 V, y desecha ocho pilas domésticas al año. Incluso en California, consciente del medio ambiente, solo se recicla el 0,55 % de las pilas alcalinas .

Además de generar montañas de desechos peligrosos en los vertederos, la producción y eliminación de baterías en sí tiene una gran huella de carbono. Al recolectar energía de la luz diaria, mediante el uso de celdas solares de poca luz para reemplazar las baterías desechables, los fabricantes pueden alcanzar más rápidamente los objetivos de sustentabilidad de los dispositivos electrónicos, particularmente al reducir las emisiones de la cadena de suministro de alcance 3 .

Solar más allá de la luz del sol

El poder es un meta recurso, ya que gran parte del mundo moderno de hoy gira en torno a los dispositivos y equipos electrónicos de consumo. En la próxima década, existe la posibilidad de que miles de millones más de dispositivos y sensores inalámbricos ingresen al mercado. Sin embargo, el desafío de alimentar estos dispositivos de manera confiable, asequible y sostenible ha seguido limitando la viabilidad de IoT a gran escala.

La tecnología de recolección de energía es un avance transformador, único en una generación, que cambia el mundo, y las células solares con poca luz colocan a la industria solar una vez más en una posición poderosa para liderar la descarbonización a gran escala.

Sobre el autor: Bates Marshall es cofundador y director ejecutivo de Ambient Photonics, un fabricante de celdas solares de poca luz con sede en California, que emplea una novedosa tecnología de impresión solar industrial para recubrir con su química patentada sustratos de vidrio delgados y duraderos.

Fuente:
pv magazine