Cada segundo una avalancha de energía solar cae sobre la Tierra, pero buena parte se pierde en forma de calor en tejados, carreteras y fachadas que se recalientan. Un equipo de Corea del Sur ha diseñado diminutas “perlas” de oro de unos pocos nanómetros que se agrupan en estructuras esféricas, las llamadas plasmonic supraballs, capaces de absorber hasta alrededor del 90 % del espectro solar y de aumentar unas 2,4 veces la potencia de un generador termoeléctrico comercial en pruebas de laboratorio.
¿Qué problema intentan resolver exactamente? Las células fotovoltaicas actuales aprovechan sobre todo la luz visible y una parte pequeña del infrarrojo. El resto del espectro, incluida buena parte del ultravioleta y del infrarrojo, termina calentando superficies sin generar electricidad. En la práctica, es energía que pagamos en forma de aire acondicionado y que no entra en la factura de generación renovable. La idea de este trabajo es capturar justamente esa franja de luz que hoy se desperdicia y transformarla en calor útil para sistemas solares térmicos y fototérmicos.
En lugar de una película desordenada de nanopartículas, el equipo de la KU‑KIST Graduate School of Converging Science and Technology y delKorea Institute of Science and Technology hace que cientos de nanopartículas de oro se autoensamblen en esferas de alrededor de 2100 nanómetros de diámetro dentro de una solución líquida. Después, esa solución se deposita gota a gota sobre la superficie cerámica de un generador termoeléctrico comercial. Cada nanopartícula soporta resonancias de plasmones en la parte externa y la esfera completa añade resonancias ópticas adicionales en su interior. El resultado es una película densa y rugosa que atrapa fotones desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano, algo confirmado mediante simulaciones numéricas y medidas de espectroscopía.
Las cifras son llamativas. Bajo un simulador solar estándar, las películas de supraballs lograron una absorción media cercana al 89 %, casi el doble de la que ofrece una capa convencional de nanopartículas de oro, en torno al 45 %. Al recubrir un módulo termoeléctrico comercial con estas esferas, la potencia eléctrica se incrementó aproximadamente un factor 2,4 respecto al recubrimiento tradicional, manteniendo además una respuesta rápida y estable. Según explica el investigador Seungwoo Lee, “nuestros plasmonic supraballs ofrecen una vía sencilla para aprovechar prácticamente todo el espectro solar”, y el propio equipo apunta a que esta tecnología podría facilitar sistemas solares térmicos y fototérmicos de alta eficiencia en aplicaciones reales.
¿Qué puede significar esto para la transición energética y para tu factura de la luz? Si estas películas se pueden fabricar en grandes superficies con procesos de recubrimiento baratos, podrían integrarse en colectores solares, generadores termoeléctricos o sistemas híbridos que combinen paneles fotovoltaicos con captación de calor, aprovechando mejor cada rayo de sol y reduciendo la necesidad de combustibles fósiles y las emisiones de CO2 asociadas. Aun así, los expertos advierten de que falta comprobar con calma el coste del oro, la durabilidad al aire libre y el escalado industrial antes de pensar en tejados “dorados” en serie. En el fondo, el mensaje es que aún queda margen tecnológico para sacarle mucho más partido a la energía solar que ya recibimos gratis.
El estudio completo se ha publicado en la revista ACS Applied Materials & Interfaces.
