Universidad
Politécnica de Madrid

“La nanoingeniería de materiales puede aumentar la eficiencia de las células solares”

Entrevista a José María Ulloa, investigador del ISOM que acaba de recibir la medalla como finalista del Premio Agustín de Betancourt y Molina de la Real Academia de Ingeniería.

09.01.2017

Lograr que las actuales células solares presenten una mayor eficiencia de conversión es uno de los grandes retos de la energía fotovoltaica en la actualidad. Y en ese campo es en el que trabaja José María Ulloa, investigador del Instituto de Sistemas Optolectrónicos y Microtecnología (ISOM) y profesor del Departamento de Ciencia de Materiales de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), que acaba de recibir la medalla como finalista del Premio Agustín de Betancourt y Molina de la Real Academia de Ingeniería.

Licenciado en Ciencias Físicas (1999) por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y doctor en Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (2005) por la UPM, los trabajos de Ulloa apuesta diariamente por la nanoingeniería de materiales como vía para mejorar algunos de los dispositivos optoelectrónicos existentes, actualmente sobre todo en el campo de la energía fotovoltaica, logrando que esta sea más eficiente y rentable.

Pregunta: Su carrera como investigador le ha hecho merecedor de la medalla del premio Agustín de Betancourt y Molina. ¿Cuáles son sus actuales líneas de investigación?

Respuesta: En el grupo nos centramos básicamente en la fabricación de nanoestructuras y materiales semiconductores novedosos y en demostrar que pueden producir mejoras en las prestaciones de dispositivos optoelectrónicos. Para ello, utilizamos la  epitaxia de haces moleculares, posiblemente la técnica más sofisticada que existe para el crecimiento de materiales semiconductores. Esto nos permite un gran control sobre las propiedades morfológicas y, por tanto, sobre la estructura de bandas y las propiedades ópticas de las nanoestructuras. Diseñamos las propiedades ópticas mediante ingeniería de bandas en la nanoescala, o sea, hacemos nanoingeniería de materiales. Lo bueno es que podemos cubrir todos los pasos desde el crecimiento y caracterización de nuevas nanoestructuras hasta la fabricación y caracterización de dispositivos basados en ellas.

La aplicación que más nos interesa ahora mismo y en la que nos hemos centrado en los tres últimos años es la energía fotovoltaica y por tanto las células solares. Intentamos demostrar que se puede mejorar la eficiencia de células de una unión y de células multi-unión utilizando nanoestructuras como puntos cuánticos, superredes, etc. con las propiedades adecuadas.

P: Aumentar la eficiencia de conversión de las células solares es, precisamente, uno de los grandes retos de la investigación en energía fotovoltaica. ¿Por qué es tan importante?

R: Es un aspecto fundamental para conseguir que esta energía se imponga en el futuro. La tecnología que tiene desde hace muchos años los récords de eficiencia de conversión y que va acercándose ya al 50% son las células de multi-unión, fabricadas con materiales semiconductores. El problema es que son caras, pero funcionando con ópticas de concentración podrían compensarse esas diferencias, y la superficie requerida es mucho menor. En general hay tecnologías diferentes que consiguen aumentos de eficiencia prácticamente cada año y a veces surgen materiales o tecnologías nuevas que consiguen en unos pocos años aumentos espectaculares, como es ahora mismo el caso de las perovskitas (un nuevo tipo de material fotovoltaico considerablemente más barato de obtener que el silicio).

P: El desarrollo del sector fotovoltaico en España fue espectacular. ¿Afecta también a la investigación el parón causado por los cambios posteriores en el marco económico y regulatorio?

R: Sí, hubo un desarrollo muy rápido. Hubo años en que España fue uno de los países con más potencia fotovoltaica instalada del mundo. Aunque la crisis del sector había empezado antes, el famoso “impuesto al sol”, que de alguna manera penaliza la autogeneración y el autoconsumo energético, agrava mucho la situación. Supongo que esto afecta mucho más a la investigación a nivel empresarial que en las instituciones públicas como la universidad. En cualquier caso, seguro que afecta negativamente también a la transferencia de tecnología desde el sector público al privado.

P: El uso de la tecnología LED en el campo de la iluminación es conocida, pero tiene también otras aplicaciones en las que usted ha trabajado. ¿Cuáles son las más destacadas

R: Sí, seguramente las aplicaciones de los LED visibles son las más conocidas, como su uso en TVs y por supuesto ahora en iluminación. Pero hay aplicaciones interesantes también en otras longitudes de onda, por ejemplo en el ultravioleta para desinfección de agua o impresión UV (mediante “curado” fotoinducido). Nosotros hemos trabajado más en el infrarojo, dónde hay aplicaciones para LEDs en controles remotos, comunicaciones entre satélites, medicina (por ejemplo en dermatología y en neurología o en tomografía óptica coherente en el caso de los diodos superluminiscentes). Hemos trabajado mucho también con diodos láser en el infrarrojo, que, aunque son mucho más complejos de desarrollar que los LEDs, son preferibles en muchas aplicaciones, como por ejemplo comunicaciones ópticas.

P: Premios como los de la Real Academia de Ingeniería sirven para dar a conocer el trabajo de los investigadores. ¿Considera usted que esta labor está valorada suficientemente por la sociedad?

R: Bueno, las encuestas del CIS siempre dicen que los científicos estamos muy bien valorados por la sociedad en general. Por otro lado, sin embargo, quizás hay cierta falta de cultura científica, es un tema en el que creo que la mayoría de la gente no se considera competente y esto quizás genera cierto distanciamiento. Es normal, hemos llegado a un grado de desarrollo científico-técnico y de especialización enorme. Por eso creo que tenemos que ser capaces también de exponer nuestra investigación desde un punto de vista más general, situándola en un contexto amplio.