{"id":6202,"date":"2022-05-11T12:29:52","date_gmt":"2022-05-11T12:29:52","guid":{"rendered":"https:\/\/transferencia.tec.mx\/?p=6202"},"modified":"2023-09-10T03:34:30","modified_gmt":"2023-09-10T03:34:30","slug":"energia-solar-nuevas-tecnologias-para-un-pais-mas-sustentable","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/energia-solar-nuevas-tecnologias-para-un-pais-mas-sustentable\/","title":{"rendered":"Energ\u00eda solar: nuevas tecnolog\u00edas para un pa\u00eds m\u00e1s sustentable"},"content":{"rendered":"

Por\u00a0Michael Morales-Luna<\/strong><\/a> y\u00a0Gesuri Morales-Luna<\/strong><\/a><\/p>\n

Una de las preguntas m\u00e1s recurrentes cuando uno est\u00e1 impartiendo clases o seminarios, es \u00bfpor qu\u00e9 en M\u00e9xico no se est\u00e1 invirtiendo en tecnolog\u00eda para generar energ\u00eda, aprovechando la radiaci\u00f3n solar? Y aunque esto no es f\u00e1cil de responder, debido a que intervienen diversos factores pol\u00edticos, sociales y acad\u00e9micos, la respuesta es \u00a1s\u00ed!, claro que se est\u00e1 apoyando y apostando por este tipo de tecnolog\u00edas; sin embargo, no es suficiente.<\/p>\n

Desde el \u00e1rea acad\u00e9mica, se puede mencionar que hay muchos esfuerzos para que este tipo de tecnolog\u00eda pueda ser considerada como una alternativa viable para M\u00e9xico.<\/p>\n

Pero, \u00bfpor qu\u00e9 en M\u00e9xico es importante enfocarse en este recurso renovable? La respuesta es sencilla: en el 2018, World Resources Institute [1] public\u00f3 una lista de los 20 pa\u00edses con mayor potencial de energ\u00eda solar, y M\u00e9xico se coloc\u00f3 en la posici\u00f3n 10. Este dato es importante mencionarlo ya que no existe ning\u00fan pa\u00eds europeo dentro de las primeras 10 posiciones, y sin embargo, pa\u00edses como Espa\u00f1a, Alemania, Francia e inclusive Inglaterra est\u00e1n apostando fuertemente a este tipo de recurso.<\/p>\n

M\u00e9xico es uno de los 10 pa\u00edses con mayor potencial de energ\u00eda solar en el mundo<\/p><\/blockquote>\n

Por poner un ejemplo, en el 2021, Inglaterra report\u00f3 12.47 TW-hora (teravatios por hora), Alemania gener\u00f3 51.09 TW-hora, mientras M\u00e9xico report\u00f3 10.35 TW-hora [2]. Por lo tanto, si pensamos en estos pa\u00edses donde el potencial de energ\u00eda solar no es lo bastante alto comparado con el de M\u00e9xico y, aun as\u00ed, est\u00e1n generando energ\u00eda por arriba de la que reporta M\u00e9xico, ser\u00eda bastante razonable pensar que, en el futuro, nuestro pa\u00eds reporte valores energ\u00e9ticos mayores que estos pa\u00edses. Sin embargo, esta predicci\u00f3n depender\u00e1 fuertemente de los avances en investigaci\u00f3n que se den en esta \u00e1rea, particularmente en M\u00e9xico y sobre todo de la divulgaci\u00f3n cient\u00edfica por parte de la academia.<\/p>\n

Nuevas aportaciones te\u00f3ricas<\/h2>\n

En nuestro grupo de investigaci\u00f3n se han realizado aportaciones en esta \u00e1rea del conocimiento, principalmente desde el punto de vista te\u00f3rico, utilizando la teor\u00eda del medio efectivo (TME) para describir y simular espectros de absorci\u00f3n de los materiales utilizados como capas absorbedoras de la radiaci\u00f3n. Uno de los materiales que m\u00e1s hemos estudiado es el tri\u00f3xido de molibdeno (MoO3<\/sub>) dopado con nanopart\u00edculas de plata (Ag<\/em>), oro (Au<\/em>) o cobre (Cu<\/em>), y cuya representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del arreglo que tiene se puede ver en la Figura 1.<\/p>\n

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Figura 1. Representaci\u00f3n esquem\u00e1tica del arreglo MoO3 dopado con nanopart\u00edculas aleatoriamente distribuidas en la matriz, soportadas en un sustrato de vidrio.<\/figcaption><\/figure>\n

Hasta ahora, la teor\u00eda del medio efectivo solamente hab\u00eda sido aplicada a medios coloidales, pero un punto importante de nuestros estudios es la extrapolaci\u00f3n de esta teor\u00eda hacia pel\u00edculas delgadas, de aqu\u00ed la novedad de esta investigaci\u00f3n. Para la descripci\u00f3n de los espectros de absorci\u00f3n mediante la TME es necesario describir los llamados coeficientes de Fresnel, los cuales est\u00e1n definidos por:<\/p>\n

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para polarizaci\u00f3n transversal magn\u00e9tica (TM), com\u00fanmente usada en pel\u00edculas delgadas, donde est\u00e1n presentes fen\u00f3menos de resonancia. De igual manera, se define el coeficiente de transmisi\u00f3n para polarizaci\u00f3n TM, como:<\/p>\n

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Como se observa, ambas ecuaciones dependen del \u00edndice de refracci\u00f3n del medio donde est\u00e1n inmersas las part\u00edculas y el \u00edndice de refracci\u00f3n de las nanopart\u00edculas. Para fines pr\u00e1cticos, consideraremos incidencia normal, es decir, el \u00e1ngulo de incidencia (ver Figura 1) es cero respecto a la l\u00ednea punteada de la figura. Las ecuaciones (1) y (2) son v\u00e1lidas \u00fanicamente para una interfaz, en este caso aire-pel\u00edcula, pero es necesario incluir el sustrato, dando as\u00ed una configuraci\u00f3n adicional para obtener la reflectancia y transmitancia \u00f3ptica. Siendo las expresiones:<\/p>\n

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y para la transmitancia:<\/p>\n

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Para calcular la absorci\u00f3n usamos:<\/p>\n

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siendo, el espesor de la pel\u00edcula, la reflectancia y la transmitancia [3].<\/p>\n

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Figura 2. Espectro de irradiaci\u00f3n solar asociada al eje izquierdo de la figura, los espectros de absorci\u00f3n como funci\u00f3n de la longitud de onda con un radio de 20 nm de las nanopart\u00edculas de Ag, a los diferentes espesores de la pel\u00edcula del MoO3, 110, 120, 160 y 180 nm, como se indica en la figura.<\/figcaption><\/figure>\n

Conclusi\u00f3n<\/h2>\n

Como se puede observar, bajo estas condiciones surge una banda de absorci\u00f3n en la regi\u00f3n del visible, siendo 650 nan\u00f3metros aproximadamente el pico de absorci\u00f3n m\u00e1s alto. Los espesores mostrados en la Figura 2 muestran que parte de la regi\u00f3n visible es absorbida, lo cual, como ya mencionamos, es uno de los objetivos principales de estas pel\u00edculas.<\/p>\n

Lo que se busca con esta investigaci\u00f3n es utilizar estas pel\u00edculas optimizadas para poder obtener mejores y mayores amplitudes de absorci\u00f3n en el espectro visible, logrando con este tipo de configuraciones tener una pel\u00edcula m\u00e1s eficiente.<\/p>\n

Sabemos que estos resultados son importantes, y que inician una l\u00ednea de inter\u00e9s para la comunidad de materiales y de celdas solares. Esto marca la pauta para realizar experimentos de s\u00edntesis de pel\u00edculas delgadas y buscar la manera de industrializarlas, buscando que nuestro pa\u00eds y el mundo se vea beneficiado con el desarrollo de esta tecnolog\u00eda que se inici\u00f3 desde un enfoque te\u00f3rico.<\/p>\n

Los autores<\/h2>\n

Michael Morales-Luna.\u00a0<\/strong>Es profesor de planta en el Tecnol\u00f3gico de Monterrey. Doctor en Nanociencias y Nanotecnolog\u00eda del Cinvestav. Maestro en Ciencias con especialidad en F\u00edsica por el Cinvestav. Ingeniero F\u00edsico por la Universidad Aut\u00f3noma Metropolitana. Desde el 2018, forma parte del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel 1.\u00a0Ha publicado m\u00e1s de 20 art\u00edculos en revistas internacionales de alto impacto y ha expuesto sus trabajos en m\u00e1s de 10 congresos nacionales e internacionales. Galardonado en el 2021, como autor Top 100 de los art\u00edculos m\u00e1s descargados, de la revista\u00a0Scientific Reports\u00a0<\/em>en el \u00e1rea de materiales.
\nmichael.morales@tec.mx<\/a><\/p>\n

Gesuri Morales-Luna. <\/strong>Es profesor de tiempo completo de la Universidad Iberoamericana. Doctor en Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica por el Instituto de Ciencias Aplicadas y Tecnolog\u00eda de la UNAM. Maestro en Ciencias (F\u00edsicas) por el Instituto de F\u00edsica de la UNAM. Ingeniero F\u00edsico por la Universidad Aut\u00f3noma Metropolitana. Desde el 2020, forma parte del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel 1.\u00a0Ha publicado m\u00e1s de 10 art\u00edculos en revistas internacionales de alto impacto y ha expuesto sus trabajos en m\u00e1s de 10 congresos nacionales e internacionales. Galardonado en el 2021, como autor Top 100 de los art\u00edculos m\u00e1s descargados, de la revista\u00a0Scientific Reports\u00a0<\/em>en el \u00e1rea de materiales.
\ngesuri.morales@ibero.mx<\/a><\/p>\n

Referencias<\/h2>\n