Científicos desarrollan capa de enfriamiento transparente para celdas solares

Xinhua  2015:09:22.10:57

WASHINGTON, 21 sep (Xinhua) -- Investigadores de la Universidad de Stanford desarrollaron un nuevo recubrimiento que permite a la luz del sol llegar hasta las celdas solares y desviar el calor que generan para mejorar su eficiencia de trabajo.

El descubrimiento, publicado hoy en la revista estadounidense Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, podría abordar un problema que ha generado problemas a la industria solar durante mucho tiempo: mientras más se calientan las celdas solares, menos eficientes se vuelven en la conversión de los fotones de la luz en electricidad útil.

El trabajo de Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford; del investigador asociado Aaswath Raman; y del estudiante de doctorado, Linxiao Zhu, se basó en un material de sílice delgado y con patrones colocado sobre una celda solar tradicional.

El material es transparente para la luz solar visible que alimenta las celdas solares, pero puede capturar y emitir radicación térmica, o calor, de rayos infrarrojos, indicaron los investigadores.

"Los paneles solares deben estar frente al Sol para funcionar, aunque el calor es perjudicial para la eficiencia", dijo Fan. "Nuestra capa térmica permite el paso de la luz solar, lo que conserva o incluso mejora la absorción de luz solar, pero también enfría la celda irradiando el calor y mejorando la eficiencia de la celda".

Los experimentos mostraron que la capa permite el paso de la luz visible hasta las celdas solares, pero que también enfría el absorbedor subyacente en hasta 13 grados centígrados.

Para una celda solar de silicio cristalino típica con una eficiencia de 20 por ciento, 13 grados centígrados de enfriamiento mejoraría la eficiencia absoluta de la celda en más de uno por ciento, una cifra que representa una ganancia significativa en producción de energía.

Los investigadores dijeron que las nuevas capas térmicas y transparentes funcionan mejor en entornos secos y limpios, los cuales también son los lugares preferidos para grandes formaciones de celdas solares.

Los investigadores creen que pueden ampliar las cosas de modo que las aplicaciones comerciales e industriales sean viables, quizá con el uso de litografía nanoimpresa, una técnica común para la producción de patrones a escala nanométrica.

Zhu dijo que la tecnología tiene un potencial significativo para cualquier sistema o dispositivo en exteriores que exija enfriamiento, pero que requiera la conservación del espectro visible de la luz solar por razones prácticas o estéticas.

"Supongamos que tienes un auto de color rojo brillante", dijo Zhu. "Realmente te gusta el color, pero también te gustaría cualquier cosa que pudiera ayudar a enfriar tu vehículo durante los días calurosos. Las capas térmicas pueden ayudar con un enfriamiento pasivo, pero es un problema si no son totalmente transparentes".

Esto es porque la percepción del color requiere que los objetos reflejen la luz visible, de modo que cualquier capa tendría que ser transparente o ser adaptada para que sólo absorba luz dentro del espectro visible.

"Nuestra capa térmica de cristal fotónica optimiza el uso de las porciones térmicas del espectro electromagnético sin afectar la luz visible", dijo Zhu. "De modo que se puede irradiar calor con eficiencia sin afectar el color".