¿Células solares fabricadas con polvo lunar? Los dispositivos que podrían alimentar la futura exploración espacial

La misma suciedad que se adhiere a las botas de los astronautas podría algún día mantener encendidas sus luces. En un estudio publicado en la revista Cell Press Device, investigadores crearon células solares hechas con polvo lunar simulado. 

Las células convierten la luz solar en energía de manera eficiente, resisten los daños de la radiación y mitigan la necesidad de transportar materiales pesados al espacio, ofreciendo una solución potencial a uno de los mayores retos de la exploración espacial: fuentes de energía fiables.

"Las células solares que se utilizan actualmente en el espacio son asombrosas y alcanzan eficiencias del 30% e incluso el 40%, pero esa eficiencia tiene un precio», explica el investigador principal, Felix Lang, de la Universidad de Potsdam (Alemania). "Son muy caros y relativamente pesados porque utilizan vidrio o una lámina gruesa como cubierta. Es difícil justificar llevar todas estas células al espacio".

En lugar de transportar las células solares desde la Tierra, el equipo de Lang está buscando materiales disponibles en la propia Luna para construirlos. Su objetivo es sustituir el vidrio fabricado en la Tierra por vidrio fabricado a partir del regolito lunar, los restos rocosos sueltos de la superficie de la Luna. 

Este cambio por sí solo podría reducir la masa de lanzamiento de una nave espacial en un 99,4%, recortar el 99 % de los costes de transporte y hacer más viables los asentamientos lunares a largo plazo. 

Para probar la idea, los investigadores fundieron en vidrio lunar una sustancia diseñada para simular el polvo lunar y la utilizaron para construir un nuevo tipo de célula solar. 

Las células se fabricaron combinando vidrio lunar con perovskita, una clase de cristales más baratos, fáciles de fabricar y muy eficientes a la hora de convertir la luz solar en electricidad. Por cada gramo de material enviado al espacio, los nuevos es produjeron hasta 100 veces más energía que los es solares tradicionales.

"Si se reduce el peso en un 99 %, no hacen falta células solares ultraeficientes al 30 %, basta con fabricar más en la Luna", dice Lang. "Además, nuestras células son más estables frente a la radiación, mientras que las otras se degradarían con el tiempo", asegura.

Cuando el equipo sometió las células solares a radiación espacial, las versiones de vidrio lunar superaron a las terrestres. El vidrio normal se oscurece lentamente en el espacio, bloqueando la luz solar y reduciendo la eficiencia. Pero el vidrio lunar tiene un tinte marrón natural debido a las impurezas del polvo lunar, que estabiliza el vidrio, evita que se oscurezca más y hace que las células sean más resistentes a la radiación.

El equipo descubrió que fabricar vidrio lunar es sorprendentemente sencillo. No requiere una purificación compleja y la luz solar concentrada puede proporcionar por sí sola las temperaturas extremas necesarias para fundir el regolito lunar en vidrio. 

Ajustando el grosor del vidrio lunar y la composición de la célula solar, el equipo consiguió una eficiencia del 10 %. Con un vidrio lunar más claro que deje pasar más luz, creen que podrían alcanzar el 23 %. 

Aun así, la Luna plantea retos que la Tierra no tiene. La menor gravedad podría cambiar la forma del vidrio lunar. Los disolventes utilizados actualmente para procesar la perovskita no funcionarán en el vacío de la Luna. Los cambios bruscos de temperatura podrían poner en peligro la estabilidad de los materiales. 

Para averiguar si sus células solares de polvo lunar son realmente viables, el equipo espera lanzar un experimento a pequeña escala a la Luna para probarlas en condiciones lunares reales. 

"Desde la extracción de agua para combustible hasta la construcción de casas con ladrillos lunares, los científicos han ido encontrando formas de utilizar el polvo lunar", afirma Lang. "Ahora, también podemos convertirlo en células solares, posiblemente proporcionando la energía que necesitará una futura ciudad lunar".

REDACCIÓN CIENCIA*

Con información de Cell Press