La Terra capta molta energia solar:
173 000 terawatts.
És 10 000 vegades més energia que la utilitzada per la població del planeta.
És possible que un dia
el món pugui dependre completament de l'energia solar?
Per contestar aquesta pregunta,
primer hem d'examinar com els panells solars
converteixen l'energia solar en energia elèctrica.
Els panells solars es componen d'unes unitats més petites
anomenades cel·les solars.
Les cel·les solars més habituals estan fetes de silici,
un semiconductor que és el segon element més abundant a la Terra.
En una cel·la solar,
el silici cristal·lí s'intercala entre les capes conductores.
Cada àtom de silici està connectat als seus veïns per quatre enllaços forts,
que mantenen els electrons al seu lloc, perquè el corrent no pugui fluir.
Aquí està la clau:
una cel·la solar de silici utilitza dues capes diferents de silici.
Una de silici tipus n té electrons addicionals,
i la de tipus p té espais addicionals per als electrons, anomenats forats.
Quan els dos tipus es troben,
els electrons poden passar a través de la unió p/n,
deixant una càrrega positiva en un costat
i creant una càrrega negativa a l'altre.
Imaginem-nos la llum com el flux de partícules diminutes
anomenats fotons,
disparats des del Sol.
Quan un d'aquests fotons colpeja en la cel·la de silici amb suficient energia,
pot arrancar un electró del seu enllaç, deixant un forat.
L'electró de càrrega negativa i la ubicació del forat de càrrega positiva
ara es poden moure.
Però a causa del camp elèctric en la unió p/n,
només es mouran en una direcció.
L'electró és atret al costat n,
mentre que el forat és atret al costat p.
Els electrons mòbils són recollits per dits metàl·lics prims
en la part superior de la cel·la.
Des d'allí, flueixen a través d'un circuit extern,
realitzant treball elèctric,
com encendre una bombeta,
abans de tornar per la capa d'alumini conductora en la part posterior.
Cada cel·la de silici només produeix la meitat d'un volt,
però es poden connectar juntes en mòduls per obtenir més energia.
Amb 12 cel·les fotovoltaiques es pot carregar un telèfon mòbil,
mentre que calen molts mòduls per alimentar una casa sencera.
Els electrons són les úniques parts mòbils en una cel·la solar,
i tots tornen al seu origen.
No hi ha res que es desgasti o s'esgoti,
així que les cel·les solars poden durar dècades.
Llavors, què ens impedeix dependre completament de l'energia solar?
Hi ha factors polítics en joc,
per no dir empreses que pressionen per mantenir l'statu quo.
Però per ara, centrem-nos en els reptes físics i logístics,
i el més obvi d'aquests
és que l'energia solar es distribueix de manera desigual en tot el planeta.
Algunes zones són més assolellades que altres.
També és inconsistent.
Hi ha menys energia solar disponible en dies ennuvolats o a la nit.
Una dependència total necessitaria
formes eficients de portar electricitat dels llocs assolellats als ennuvolats,
i un emmagatzematge eficaç d'energia.
L'eficiència de la pròpia cel·la és un repte, també.
Si la llum del Sol es reflecteix en lloc d'absorbir-se,
o si els electrons despresos cauen en un forat abans de passar pel circuit,
l'energia del fotó es perd.
La cel·la solar més eficient
encara només converteix el 46% de la llum solar disponible en electricitat,
i la majoria dels sistemes comercials són actualment un 15-20% eficients.
Tot i aquestes limitacions,
en realitat seria possible
proporcionar energia al món sencer amb la tecnologia solar d'avui.
Necessitaríem finançament per construir la infraestructura
i una bona quantitat d'espai.
Les estimacions van des de desenes a centenars de milers de km quadrats,
que sembla molt,
però només el desert del Sàhara té quasi 8 milions de km quadrats.
Mentrestant, les cel·les solars cada vegada són millors, més barates,
i competeixen amb l'electricitat de la xarxa.
Innovacions com els parcs solars flotants poden canviar el panorama per complet.
Experiments mentals a part,
hi ha el fet que més de mil milions de persones
no tenen accés a una xarxa elèctrica fiable,
especialment en els països en via de desenvolupament,
molts dels quals són assolellats.
En llocs com aquests,
l'energia solar és més barata i segura que les alternatives disponibles,
com el querosè.
No obstant això, a Finlàndia o Seattle, per exemple
l'energia solar eficaç encara pot estar una mica lluny.