Universidad
Politécnica de Madrid

Antonio Martí Vega es catedrático de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Telecomunicación (ETSIT) y desarrolla su labor investigadora en el Instituto de Energía Solar (IES). En enero, recogió el Premio de Investigación de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), concedido en reconocimiento a su destacada carrera profesional en el campo de la energía solar fotovoltaica. Asegura que dar clases beneficia a la investigación porque “el esfuerzo de explicar a terceros los conceptos de forma comprensible aclara mucho las ideas propias”.

¿Cuáles son las principales ventajas de la energía solar fotovoltaica frente a otras fuentes de energía renovable?

Consideradas en el marco de una implementación a gran escala, unas se complementan a otras y sería injusto otorgarle una ventaja clara a una respecto a las otras. Quizá podríamos atribuir a la fotovoltaica una ventaja respecto a la escalabilidad, es decir, la fotovoltaica permite desde instalaciones de centenares megavatios en centrales fotovoltaicas a instalaciones domésticas de unos pocos kilovatios, e incluso aplicaciones de milivatios si se considera, por ejemplo, la alimentación de pequeños sensores capturando la energía de la luz de interiores.

¿Qué avances recientes ha registrado la tecnología fotovoltaica? ¿Cómo han mejorado la eficiencia y la rentabilidad?

El récord de eficiencia, a nivel de laboratorio, es de un 44,7 %. Lo obtuvo en 2022 el Instituto Fraunhofer de Alemania. En realidad, se trata de 4 células solares juntas, puestas una detrás de otra. No deja de resultar sorprendente que pueda convertirse la luz solar en energía eléctrica con semejante eficiencia, directamente, con un dispositivo electrónico, sin partes móviles. Comercialmente, se pueden adquirir módulos fotovoltaicos, basados en una única [célula] de silicio, con una eficiencia en el entorno del 22 %.

¿Cuáles son los principales retos que afronta hoy en día la tecnología fotovoltaica?

A nivel de célula solar, el principal reto es aumentar su eficiencia de una manera que resulte comercialmente rentable. En este sentido, se está tratando de utilizar dos células solares, de modo que sobre la actual de silicio se ponga una de otro material y ambas sumen su eficiencia. Con esto se espera llegar a módulos comerciales con una eficiencia superior al 26 %. En cualquier caso, los módulos actuales ya son suficientemente eficientes y estables, y hay ya tantos instalados que hay momentos en los que la energía renovable que se produce es tan grande que no se puede usar. El reto está en desarrollar tecnologías de almacenamiento de esta energía, que sean económicamente viables para poderla utilizar cuando no hay sol y también en mejorar la red de distribución para que toda la energía pueda llevarse desde donde se produce hasta donde se necesita. Este problema, en realidad, es compartido con la eólica y una solución en este sentido ayudaría a ambas.

¿Cabe esperar alguna innovación disruptiva que permita mejorar sustancialmente la eficiencia y superar los límites de las tecnologías comerciales actuales?

Las mayores esperanzas, quizás, están puestas en que se consiga esa célula de la que hablaba antes, que se pondría sobre la célula de silicio. La mayor parte de la comunidad científica probablemente cree que esa segunda célula estará basada en unos materiales denominados perovskitas. Ciertamente, estos materiales han demostrado su capacidad en el laboratorio para conseguir eficiencias del 34 %, pero todavía no han demostrado su estabilidad, es decir, no han demostrado que sean capaces de mantener esta eficiencia durante el tiempo suficiente, que es superior a 20 años, como para ser rentables. Ciertamente, si lo consiguiesen, sería una innovación disruptiva.

“No hay ningún otro instituto dedicado a la energía solar
en el mundo que lleve tantas líneas de investigación”

¿Cuáles son las principales líneas de investigación que desarrolla el IES?

El IES desarrolla líneas de investigación que cubren todo el espectro, que va desde la fabricación de la propia célula solar hasta las grandes plantas fotovoltaicas. En el campo de los materiales para células solares, por ejemplo, se investiga no solo sobre el silicio, sino también en compuestos III y V [grupos de materiales semiconductores] y en materiales denominados bidimensionales, que son materiales hermanos del grafeno. También se investiga en el almacenamiento de los excedentes de producción eléctrica y la posterior recuperación de esta energía. En particular, el almacenamiento de la energía excedente en fundir silicio y la recuperación de la energía almacenada en el silicio fundido también mediante células solares que capturen la luz que emite este al estar a alta temperatura.

Existen líneas que trabajan a nivel muy fundamental tratando de descubrir nuevos materiales de interés para la fotovoltaica mediante cálculos mecanocuánticos. Se estudian nuevos tipos de células solares, basadas en principios físicos que van más allá de la generación de un par electrón hueco en un semiconductor al absorberse un fotón, como las células solares de banda intermedia y la célula solar de portadores calientes, y nuevas estructuras de células solares, como la célula solar de tipo transistor.

También se investiga en el desarrollo y cualificación de sistemas de apoyo a la industria, como los sistemas para caracterizar los módulos fotovoltaicos. Y en la integración de la fotovoltaica en edificios, en la instalación en sistemas autónomos en regiones sin electricidad, en la caracterización de plantas fotovoltaicas, en encontrar la mejor manera de reparar los módulos fotovoltaicos in situ, en nuevas aplicaciones de la fotovoltaica como, por ejemplo, el bombeo del agua y la producción de hidrógeno y de compuestos sintéticos a partir de dióxido de carbono.

Tenemos proyectos para acercar la fotovoltaica a los ciudadanos y para desarrollar comunidades energéticas. También hacemos algún experimento en docencia para ver si somos capaces de enseñar mejor a nuestros alumnos. No tengo ninguna duda de que, si ponderamos por el número de personas, no hay ningún otro instituto dedicado a la energía solar en el mundo que lleve tantas líneas de investigación con tan pocas personas. Lástima que la carga burocrática, para mí uno de los cánceres de la investigación, no nos deje llevar más y hacer mejor nuestro trabajo.

Pese a los beneficios evidentes, la fotovoltaica presenta también algunas sombras, como son la falta de reciclaje y la huella ambiental que deja la fabricación de los paneles solares.

Es imposible obtener energía útil en forma de electricidad o para mover cosas sin inducir degradación. Lo prohíbe la segunda ley de la termodinámica. En nuestro caso, la mayor degradación está ocurriendo en el mismo Sol, de forma natural, y no nos importa, de momento. Creo que, en el caso de las renovables, esa degradación en la Tierra es mínima. Los materiales de los módulos son muy susceptibles de reciclarse después de su vida útil y, en cualquier caso, el módulo es un elemento controlable si existe la voluntad de hacerlo, es decir, no acaba disolviéndose en las aguas, por ejemplo. La fabricación de los módulos produce cierta huella ambiental que creo que acaba siendo compensada con creces a lo largo de su vida útil evitando que terceras fuentes de energía produzcan una huella mayor.

¿Cómo han afectado los vaivenes legislativos relacionados con el marco económico y regulatorio al despliegue de la fotovoltaica en España?

Probablemente introdujeron un retraso en la implementación de este tipo de energía e inseguridad jurídica.

¿Cómo valora la situación de la industria europea de paneles solares frente a la actual supremacía de los fabricantes asiáticos, principalmente chinos?

Habiendo sido Europa uno de los promotores de este tipo de energía, habiendo contribuido con mucho dinero en la investigación de esta energía, habiendo tenido, en particular, en España, fábricas como la malagueña Isofotón -que. por cierto. fue fundada por el profesor [de la ETSIT] Antonio Luque, primer director del IES- y que estuvo entre las diez primeras productoras de módulos del mundo, produce mucha desazón que no haya sido capaz de retener esta industria. Si no nos ha gustado el resultado, espero que hayamos aprendido la lección si en el futuro aparece otra oportunidad, en esta u en otra tecnología emergente. Ahora me temo que pueda ser tarde para recuperarla. Por otro lado, creo que hay que agradecer a China que haya sido capaz de ser un motor determinante en la bajada del precio de los módulos fotovoltaicos como para contribuir a que la implementación de la energía solar fotovoltaica sea hoy una realidad económicamente viable.

¿Cuáles son las oportunidades para los ingenieros y los técnicos en el campo de la energía solar fotovoltaica? ¿Y cómo están respondiendo las universidades a la demanda creciente de especialistas en este campo?

Los ingenieros y técnicos tienen oportunidades en el campo del diseño de las instalaciones (plantas fotovoltaicas, instalaciones individuales, en agricultura, en bombeo), en la investigación, en la economía, en el diseño de nuevas aplicaciones fotovoltaicas. Es de esperar que, con el crecimiento de la energía solar fotovoltaica, estas oportunidades vayan creciendo y, consecuentemente, la necesidad de formar profesionales. Las universidades están reaccionando e incluyendo en sus programas el estudio de la energía solar fotovoltaica. Por ejemplo, buena parte del personal de nuestro instituto, que es también profesor de la UPM, compatibiliza sus tareas de investigación con la docencia en el Máster en Energía Solar Fotovoltaica. Creo que sus alumnos se benefician mucho, en este caso particular, de que sus profesores sean activos en investigación. Dar docencia también beneficia a la investigación, de una manera a veces no lo suficientemente reconocida, porque el esfuerzo de explicar a terceros los conceptos de forma comprensible aclara mucho las ideas propias.