MIT, instalar paneles solares autoadhesivos en todas partes.

Active Surfaces, una empresa emergente basada en tecnologías de energía solar con raíces en la investigación del MIT, está bien encaminada hacia el desarrollo de lo que su cofundador, Richard Swartwout (SM ’18, PhD ’21), denomina «solar 2.0». La tecnología de la compañía responde a una necesidad que Swartwout identificó al observar los desafíos energéticos en la India durante una beca de la Iniciativa de Energía del MIT (MITEI).

En los últimos dos años, la empresa ha recaudado más de 10 millones de dólares en capital de riesgo, inversión corporativa y subvenciones estatales, y en octubre anunció recientemente una inversión de la empresa eléctrica tokiota Electric Power Development Co. Active Surfaces también inauguró en 2024 su actual centro de desarrollo de fabricación, una instalación de 5.000 pies cuadrados, en Woburn, Massachusetts, que ahora está repleta de impresoras industriales rollo a rollo y otros equipos que se están optimizando en cuanto a costes antes de que se amplíe la producción para una planta de fabricación a escala comercial, la primera de su tipo.

Basándose en más de 10 años de investigación del MIT y las patentes resultantes —tres de ellas propiedad de Swartwout—, los colaboradores de Active Surfaces han desarrollado un enfoque innovador para la energía solar. En lugar de silicio, la tecnología «solar 1.0» que predomina hoy en día, sus células solares están hechas de perovskita, una clase de materiales económicos, abundantes, ligeros, flexibles y altamente eficientes en la absorción y emisión de luz.

“Debemos empezar a pensar en más y más lugares donde instalar paneles solares”, dice Swartwout, “y debemos reducir drásticamente el costo de fabricación e instalación”. Active Surfaces está diseñando la tecnología solar que puede cumplir con esos objetivos.

En los últimos años, propietarios de viviendas, compañías eléctricas y otros sectores han adoptado sistemas basados ​​en silicio, y en 2024 la capacidad solar instalada a nivel mundial superó los 2 teravatios. Sin embargo, algunos expertos creen que para 2050 el mundo necesitará 20 teravatios de capacidad solar instalada para satisfacer la creciente demanda de electricidad y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de carbono.

Active Surfaces tiene como objetivo instalar paneles solares autoadhesivos en todas partes. Esta empresa emergente galardonada, con raíces en la Iniciativa de Energía del MIT, está desarrollando láminas de energía solar ligeras, flexibles y de alta eficiencia, diseñadas para ser utilizadas en techos, paredes y cualquier superficie curva.

Un objetivo de larga data

La tecnología del silicio funcionó bien para su propósito original —generar electricidad para las primeras naves espaciales de la NASA— y posteriormente para instalaciones de servicios públicos en lugares remotos. No importaba que las células solares de silicio fueran frágiles y requirieran estructuras pesadas para su soporte. Swartwout se percató por primera vez de las limitaciones de la energía solar de silicio durante un viaje que realizó a la India en 2016 para observar los problemas energéticos que enfrentaban las personas en zonas remotas, como parte de su beca del Centro Tata de Tecnología y Diseño del MITEI. Al hablar con los residentes, Swartwout escuchó repetidamente que la gente desconfiaba de las fuentes de electricidad solar porque los paneles, al ser frágiles, «fallaban muy prematuramente en ese tipo de lugares».

Motivados por esa experiencia inicial, además de la necesidad de un rápido crecimiento mundial en la generación de energía solar, Swartwout y Shiv Bhakta, MBA ’24, SM ’24, cofundaron Active Surfaces en 2022. Ambos aportan una combinación inusual de experiencia: Bhakta, el director ejecutivo y antiguo estudiante de ingeniería civil y ambiental y de negocios a través del programa Leaders for Global Operations, ofrece una sólida experiencia estratégica de mercado, mientras que Swartwout, el director de tecnología y antiguo estudiante de ingeniería eléctrica e informática, pasó una década en el MIT trabajando en I+D solar e innovación en electrónica impresa.

Otros grupos de investigación han trabajado con perovskitas, pero las composiciones y técnicas de fabricación más prometedoras eran tóxicas, y controlar su toxicidad hacía inviable la producción a gran escala. El proceso de Active Surfaces, en cambio, utiliza una novedosa tinta de perovskita compuesta íntegramente por componentes no tóxicos. Se depositan capas de material electrónico sobre un sustrato delgado, y se deposita un electrodo sobre la superficie para formar un módulo. Los módulos solares se protegen del entorno mediante una resina epoxi que se seca en segundos bajo una lámpara ultravioleta. El módulo, ahora con un grosor de tan solo 15 micras, se puede fijar fácilmente a cualquier superficie.

Producción de células solares de perovskita tipo película en Active Surfaces

La película solar terminada genera tanta electricidad como una superficie equivalente de celda de silicio, y su durabilidad comprobada en condiciones reales de temperatura y humedad supera los 10 años. Esta película solar, ligera y mecánicamente robusta, es fácil de instalar, una ventaja que reduce considerablemente el costo total en comparación con el de los paneles solares de silicio. En un sistema convencional de silicio para techos, la instalación suele representar hasta la mitad del costo total. «Esto se debe a que esos paneles no están diseñados para una fácil instalación en la construcción general», explica Swartwout. «Un panel solar flexible se adapta mucho mejor a nuestros métodos de construcción. Para colocarlo en el techo, simplemente se desenrolla como si fuera una teja asfáltica o una membrana impermeabilizante».

Además, las películas flexibles se pueden fabricar mediante un método de producción en masa rentable llamado fabricación rollo a rollo, en el que el material se desenrolla continuamente de una bobina y se enrolla en otra. Las máquinas operan a alta velocidad y la inversión de capital requerida es baja. Como resultado, afirma Swartwout, “no hay muchas ventajas en tener una fabricación centralizada, por lo que se puede considerar un modelo de fabricación distribuida”. Esto resuelve otro problema de la tecnología solar de silicio actual: China fabrica ahora casi todas las células solares y, señala Swartwout, “muchos países no quieren que sus cadenas de suministro de energía dependan totalmente de China. Con nuestra tecnología, se puede tener una fabricación regionalizada a nivel local… más parecida al mercado automovilístico actual”.

Crecer pero sin cortar lazos

Aunque las películas de Active Surfaces aún no tienen el tamaño final, su producción ha crecido rápidamente, afirma Swartwout. «En tres meses, nuestro producto pasó de la escala de laboratorio a 15 x 15 cm, y luego, en otros cuatro meses aproximadamente, pasó de ese tamaño a 15 x 60 cm, el tamaño máximo que nuestras máquinas actuales pueden procesar». Sin embargo, añade que la muestra de 15 x 15 cm es «representativa de lo que sería un proceso de fabricación mínimo viable».

La empresa mantiene una estrecha relación con el MIT. Varios profesores del MIT figuran entre los asesores de la startup. Además, la empresa se encuentra a tan solo 24 kilómetros del MIT, por lo que sus empleados visitan con frecuencia MIT.nano, sobre todo para utilizar herramientas de inspección como microscopios electrónicos de barrido y, ocasionalmente, instalaciones de fabricación que no están disponibles en su propio laboratorio. Asimismo, la startup a veces patrocina proyectos en MIT.nano, en particular cuando necesitan una extensión de última generación de alguna de las patentes del MIT. Swartwout describe la relación entre la startup y el MIT como una «buena sinergia» y comenta que crearon Active Surfaces «con eso en mente».

Swartwout se muestra optimista sobre el futuro de Active Surfaces. «Creemos que tenemos un mercado enorme. Por lo tanto, la inversión inicial de nuestros inversores justifica el crecimiento que [nuestra tecnología] podría generar en el panorama energético del futuro».