La idea de los vehículos eléctricos equipados con paneles solares que aporten un extra de autonomía ha ido cobrando cada vez más peso en los últimos años, pero son muchos los obstáculos los que impiden que su desarrollo acabe de despegar. La clave está en encontrar la combinación adecuada de eficiencia, durabilidad, flexibilidad, peso y coste, y puede que sea posible gracias a los TMD y al grafeno.
En torno a estos materiales semiconductores gira el último estudio de un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford expertos en fotovoltaica, que aseguran que son capaces de aumentar el rendimiento de la conversión energética de las celdas fotovoltaicas y generar así suficiente energía como para alimentar un coche eléctrico.
Las bondades de los TMD y su principal punto débil
Entre los materiales prometedores para el desarrollo de las celdas fotovoltaicas encontramos la forma 2D de carbono conocida como el grafeno o la perovksita (un material cristalino sintético). Pero en la carrera por crear paneles solares flexibles de un grosor casi imposible los materiales semiconductores 2D conocidos como TMD no dejan de adelantar posiciones.
Estos materiales, que combinan un metal de transición con azufre, selenio o telurio poseen propiedades eléctricas, mecánicas y ópticas únicas.
Sobre ellos, la revista especializada Nano Convergence ha publicado que son “nanoestructuras a escala atómica que pueden exhibir propiedades peculiares y fascinantes en contraste con las de sus compuestos originales, y que pueden dar lugar a avances novedosos e importantes”.
Como indica su naturaleza bidimensional, los TMD con una alta eficiencia de conversión solar podrían cumplir parte de la fórmula de los vehículos eléctricos con energía solar. Koosha Nassiri Nazif, investigador de Stanford, lo explica así: "Imagina un dron autónomo que se alimenta de una matriz solar en su ala que es 15 veces más fina que un trozo de papel. Esa es la promesa de los TMD".
El autor principal del estudio en el que colabora Nazif, Krishna Saraswat, subraya que “cualquier material solar que pretenda destronar al silicio debe tener en cuenta el impacto medioambiental del ciclo de vida”. Y es que el silicio constituye el 95 % del mercado solar actual, pero está lejos de ser perfecto: “necesitamos nuevos materiales que sean ligeros, flexibles y, francamente, más respetuosos con el medio ambiente”, añade.
En cuanto a la eficiencia de la conversión, ahí es donde las cosas se complican, ya que aunque los TMD son muy prometedores, los experimentos de investigación realizados hasta la fecha han tenido dificultades para convertir en electricidad más del 2% de la luz solar que absorben, mientras que en el caso de los paneles solares de silicio, esa cifra se acerca al 30%. “Para que su uso se generalice, los TMD tendrán que cerrar esa brecha", explica Saraswat.
Aquí es donde entra en escena el grafeno, una forma bidimensional de carbono que se descubrió en 2004. Para fabricar su nueva célula solar, los investigadores de Stanford colocaron una capa de diselenuro de tungsteno (un TMD) con grafeno, añadieron una capa de polímero flexible a ambos lados y una capa adicional para mejorar la absorción de la luz.
El nuevo prototipo de célula solar TMD delgada alcanzó una eficiencia de conversión solar del 5,1 %, que sigue siendo baja, pero a la luz de los resultados de los investigadores de Standford “con los ajustes pertinentes se calcula que es posible acercarse al 27 %”. Esta cifra sí sitúa a la tecnología de los TDM en las grandes ligas.
La revista científica Nature publica todos los detalles para conocer el proceso al dedillo.
Nuevos pasos hacia un coche impulsado con energía solar
Mientras llegan nuevos avances para las placas fotovoltaicas, los fabricantes de vehículos eléctricos también intentan avanzar para resolver la fórmula adecuada, pero el principal escollo que encuentran es que implementar placas solares en los coches con la tecnología solar convencional resulta contraproducente, ya que el exceso de peso interfiere negativamente en la autonomía de la batería.
Algunas firmas que destacan son eNow, que ya en 2011 empezó a desarrollar la idea de equipar camionetas y otros vehículos ligeros con paneles solares para uso auxiliar. Desde entonces, han ido aplicando esta tecnología a los autobuses y a los remolques frigoríficos, entre otras áreas.
En 2020 la startup Lightyear afirmó que los paneles solares previstos para sus vehículos eléctricos Lightyear One podrían proporcionar hasta el 70-90 % de su autonomía y este mismo mes están llevando a cabo pruebas de consumo que apuntan a batir todos los récords. Pero suena a tecnología cara, y lo es.
Tal y como ya hizo público CleanTechnica el mes pasado, el proyecto va por buen camino con la firma Valmet Automotive y se espera que el Lightyear One llegue antes de 2025 a manos de sus primeros propietarios. Si quieres estar entre ellos te costará como mínimo 150.000 euros, pero espera hasta 2024 o 2025 cuando llegue una versión “de acceso” denominada Lightyear Two rebaja la factura a unos 29.100 euros, según el fabricante.
Otros fabricantes que ya están trabajando para implementar la energía solar a bordo de sus vehículos eléctricos y no están esperando a los TMD son: Mercedes-Benz (veáse su el Vision EQXX), Ford, Toyota, Volkswagen, Volvo, BYD, Nissan, Trina Solar, Jinko Solar y, cómo no, Tesla.
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