Energía solar más eficiente y económica

Una manera más eficiente para concentrar la luz del sol podría reducir el coste de producción de este tipo de energía renovable.

En la búsqueda por lograr hacer paneles solares más baratos, los investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) han creado láminas de vidrio revestidas con tintes orgánicos avanzados que serían capaces de concentrar de manera más eficiente la luz solar.

Los investigadores han mostrado con los resultados obtenidos que las hojas de vidrio revestidas con tinte podrían eventualmente hacer la energía solar mucho más barata que la que se obtiene a partir de combustibles fósiles.

Los investigadores han demostrado a partir de su investigación que las hojas de vidrio pueden reducir la necesidad de contar con una gran cantidad de materiales semiconductores que resultan muy costosos y, en su lugar, han empleado en los paneles solares una forma más barata de extraer más energía de fotones de alta energía, como los situados en el extremo azul del espectro.

“Esta podría ser la más barata tecnología solar,” dice Marc Baldo, profesor de ingeniería eléctrica en el MIT. “Y creo que un día, podría ser competitiva con el carbón.”

Las láminas planas de vidrio tienen una serie de ventajas con respecto a anteriores concentradores solares, ya que los dispositivos destinados a recoger la luz solar se encuentran sobre una superficie grande en lugar de estar centrados en una pequeña celda solar que convierte la luz en electricidad.

Los concentradores solares que se encuentran en uso en la actualidad emplean los espejos o lentes para enfocar la vista, pero, debido a que el nuevo sistema de hojas de vidrio es más ligero y plano, puede ser fácilmente incorporado en los paneles solares en los tejados o fachadas de casas, industrias, empresas, o comercios. También podrían ser utilizados como ventanas, que, conectados a las células solares, podrían generar electricidad.

Lo que es más, espejos y lentes requieren sistemas mecánicos para el seguimiento del sol para mantener la luz centrada en una pequeña célula solar, pero estos sistemas de seguimiento de la luz añaden un costo muy alto y pueden descomponerse a lo largo de los años para los cuales los paneles solares están hechos para estar en servicio.

En cambio, los concentradores que se encuentran en el vidrio plano no requieren de un sistema de seguimiento.

En lugar de utilizar la óptica, las hojas de vidrio son capaces de concentrar la luz usando combinaciones de tintes orgánicos especialmente diseñada por Baldo y sus compañeros de trabajo.

La luz es absorbida por los tintes orgánicos con que uno de los lados de la lámina de vidrio está revestido. Luego, estos tintes emiten la luz en el vidrio. Los canales del vidrio envían la luz emitida por el tinte a los bordes del vidrio, del mismo modo que los cables canal de a fibra óptica lo hacen a través de largas distancias.

Estrechas células solares laminadas a los bordes del vidrio recoger la luz y la convierten en electricidad. La cantidad de concentración de luz depende del tamaño de la hoja; concretamente, de la relación entre el tamaño de la superficie del vidrio y los bordes. Para un punto, cuanto mayor sea la concentración, menor será la cantidad de material semiconductor que se necesita, y por ende más barata la energía solar.

El reto de la utilización de tintes orgánicos como concentradores solares ha sido que los tintes tienden a eliminar gran parte de la luz antes de que pueda llegar a los bordes del vidrio; sin embargo, Baldo se sobrepuso a ese problema mediante el uso de tintes que no absorben la luz que emiten. Por ejemplo, un tinte podría absorber una gama de colores en el espectro de luz, tales como la radiación ultravioleta a través de verde, sino que emiten luz en otro color, como el naranja, que el tinte no puede absorber.

Los investigadores han probado cuánta de la luz emitida por el tinte le hace a los bordes de un cuadrado de 10 centímetros recubierto de vidrio, el mayor permitido por su equipo de laboratorio y, sobre la base de sus mediciones, han podido proyectar que puede hacer concentradores solares lo suficientemente grandes como para reducir los costos de la energía solar respecto de la electricidad convencional, habida cuenta de una esperada reducción en el costo de las células solares. “Vimos un factor de concentración mucho mayor que la que cualquier persona ha visto antes”, dice Baldo.

Los investigadores también se encuentran probando una forma barata de mejorar la eficiencia de las células solares para capturar más energía en la luz del sol. Cada longitud de onda de la luz, o el color, tiene una cantidad distinta de energía. Los fotones infrarrojos tienen menos energía, mientras que los fotones ultravioleta tienen más.

Cada uno de los diferentes tipos de materiales semiconductores son los mejores para diferentes longitudes de onda y es posible construir más de un tipo de célula solar en un único módulo, pero esto podría encarecer demasiado el sistema, y realmente no valer la pena.

La hoja de vidrio revestidas con tinte ofrece una solución barata para usar más de un tipo de célula solar en un solo módulo solar - una célula solar sintonizado para trabajar con bajo consumo de energía de luz, y la otra para trabajar con gran cantidad de energía-luz. De esta manera, dos hojas de vidrio se apilan.

La parte superior absorbe un alto consumo de energía y los canales de luz a una pequeña célula solar que corresponde a la luz. La otra se encarga de la captura de menor energía de fotones y los transmite a otra célula solar. Sobre la base de los investigadores los resultados iniciales, “usted puede casi duplicar la eficiencia de su sistema general si hace esto”, dice Baldo.

Los investigadores aún necesitan hacer más concentradores para probar sus predicciones. También están trabajando para mejorar la calidad de los tintes, incluida la gama de colores que pueden absorber energía.

Baldo y sus colegas han fundado una empresa – Covalent Solar, con sede en Cambridge, MA – para poner la tecnología al mercado dentro de tres años.

Jerry Olson, un experto en concentradores solares en el National Renewable Energy Laboratory, en Golden, CO, dice que el trabajo representa alrededor del “buen paso adelante.” Pero, añade Olson, “el tiempo dirá si las proyecciones se hagan realidad.”

Vídeo demostrativo

Fuente: Technology Review