28.04.25
Transformar calor en electricidad sin turbinas, sin ruido y con alta eficiencia es ya una posibilidad real gracias a la tecnología termofotovoltaica (TPV), que comienza a dar pasos firmes hacia su aplicación comercial. En un reciente estudio, investigadores del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con el Consejo Europeo de Innovación (EIC) y la Universidad de Bari (UNIBA), analizan los avances técnicos y económicos que permiten vislumbrar su entrada en el mercado.
La tecnología TPV no es nueva. Comenzó a desarrollarse en la segunda mitad del siglo XX impulsada por programas militares que buscaban sistemas energéticos portátiles, silenciosos y sin partes móviles. Durante décadas, su desarrollo se vio limitado por la baja eficiencia de las células disponibles. Sin embargo, los avances recientes en materiales semiconductores y diseños ópticos han marcado un punto de inflexión y en menos de 10 años, la eficiencia de las células TPV se ha duplicado, pasando del 20 % a más del 40 %. Para ponerlo en perspectiva, las turbinas de gas necesitaron casi un siglo para lograr una mejora similar. Este salto sitúa hoy a la TPV como una de las tecnologías de conversión térmica más eficientes y prometedoras del panorama energético.
Células termofotovoltaicas fabricadas por Thermophoton y el Instituto de Energía Solar». Autor: Álvaro Manuel Medrano, IES-UPM.
Las células TPV funcionan captando radiación térmica emitida por fuentes calientes y convirtiéndola en electricidad mediante semiconductores sensibles al infrarrojo. Esto permite construir sistemas compactos, silenciosos, robustos y escalables. Pero más allá del laboratorio, la clave ahora es la viabilidad económica. El estudio centra su análisis en el coste nivelado de la electricidad (LCOE) como herramienta principal para evaluar la rentabilidad de un sistema TPV a lo largo de su vida útil. A través de modelos técnicos y económicos, los autores identifican los factores que influyen en el LCOE, como la eficiencia, el coste por potencia, la densidad de potencia o el tipo de fuente térmica.
Según el estudio, uno de los escenarios con mayor potencial para esta tecnología es su integración en baterías térmicas: sistemas que almacenan el excedente de electricidad renovable como calor a muy alta temperatura, para reconvertirlo en electricidad bajo demanda usando TPV. Esta configuración podría ofrecer una solución viable para el almacenamiento energético a gran escala, una de las piezas clave en la transición hacia un sistema eléctrico más sostenible.
El estudio identifica también otros mercados con alto potencial para la TPV, como aplicaciones espaciales y militares (por su fiabilidad, ligereza y operación silenciosa), y la recuperación de calor industrial en procesos de alta temperatura, como los de la industria del acero o el vidrio. En este último caso, donde el calor residual es subproducto del proceso industrial, el factor clave no es tanto la eficiencia como la reducción de costes en los sistemas TPV y asegurar su fiabilidad en condiciones operativas extremas.
Diversas empresas emergentes están avanzando en el desarrollo de soluciones basadas en tecnología TPV. Thermophoton, una startup fundada por investigadores de la UPM, trabaja en baterías termofotovoltaicas basadas en aleaciones de ferrosilicio y ha recibido financiación de la Unión Europea para desarrollar sistemas de cogeneración de calor y electricidad destinados a edificios e instalaciones industriales. A nivel internacional, compañías como Antora Energy, Fourth Power, Mesodyne, JX Crystals y Heat2Power en Estados Unidos; Silbat y la propia Thermophoton en España; o Pyramp en Irlanda, están impulsando aplicaciones TPV en distintos frentes, como el almacenamiento energético a alta temperatura, la generación portátil y la recuperación de calor en procesos industriales.
Sin embargo, pese al avance tecnológico, persisten retos importantes como reducir los costes de fabricación de las células, aumentar la densidad de potencia y demostrar su escalabilidad. En este sentido, el estudio repasa las líneas de investigación actuales, que incluyen el uso de emisores selectivos, células bifaciales, nuevos materiales de bajo bandgap y dispositivos de campo cercano para mejorar la eficiencia en aplicaciones de menor temperatura.
El trabajo concluye que la tecnología TPV está dejando atrás su etapa puramente experimental y avanzando hacia aplicaciones comerciales concretas, gracias al impulso de iniciativas empresariales en marcha. Aun así, su consolidación en el mercado depende de superar desafíos técnicos relevantes, en particular la reducción de costes y la escalabilidad. “Si estas barreras se superan, la TPV podría revolucionar la conversión del calor en electricidad, replicando el impacto que ha tenido la tecnología fotovoltaica en el aprovechamiento de la energía solar”, concluye Alejandro Datas, investigador del IES-UPM y autor principal del estudio.
Alejandro Datas, Paolo Bondavalli, Antonio Marco Pantaleo. Embracing thermophotovoltaic electricity: Pathways to market adoption. Solar Energy Materials and Solar Cells, Volume 283, 2025, 113419, ISSN 0927-0248, https://doi.org/10.1016/j.solmat.2025.113419.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927024825000200)