Una nueva célula termofotovoltaica sin partes móviles es más eficiente que las turbinas de vapor

Rubén Castro, 19 abril 2022

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Investigadores del MIT y del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) han desarrollado y demostrado con éxito una célula termofotovoltaica (TPV) capaz de convertir el calor en electricidad de forma más eficiente que las tradicionales turbinas de vapor.

Como destaca el MIT, más del 90% de la electricidad mundial se genera a partir de fuentes de calor como el gas natural, el carbón y la energía solar concentrada. Durante casi un siglo, las turbinas de vapor se han utilizado para convertir el calor de estas fuentes en electricidad.

Por término medio, las turbinas de vapor sólo son capaces de convertir de forma fiable un 35% de una fuente de calor en electricidad. Incluso las máquinas térmicas más eficientes jamás fabricadas alcanzan un máximo del 60% de eficiencia. Y lo que es peor, las turbinas de vapor dependen de piezas móviles que deben funcionar por debajo de un determinado umbral de temperatura.

Este nuevo diseño pretende capturar fotones de mayor energía a partir de fuentes de mayor temperatura gracias al uso de materiales con mayor banda prohibida y múltiples uniones. En las pruebas realizadas entre 1.900 y 2.400 grados Celsius, la nueva célula TPV mantuvo una eficiencia de alrededor del 40%. Las células TPV anteriores tenían una eficiencia media del 20%, y la más eficiente alcanzaba el 32%.

“Las células termofotovoltaicas han sido el último paso clave para demostrar que las baterías térmicas son un concepto viable”, afirma Asegun Henry, catedrático de desarrollo profesional Robert N. Noyce del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT y uno de los investigadores del proyecto. “Se trata de un paso absolutamente crítico en el camino hacia la proliferación de las energías renovables y la consecución de una red totalmente descarbonizada”.

Todavía queda mucho trabajo por hacer para alcanzar ese objetivo. La célula TPV utilizada en el experimento medía aproximadamente un centímetro cuadrado. Según Henry, para que sean viables habrá que ampliarlas a unos 3.000 metros cuadrados (aproximadamente un cuarto de campo de fútbol). Afortunadamente, cree que la infraestructura existente utilizada para fabricar células fotovoltaicas a gran escala podría adaptarse a la fabricación de TPV.