Por qué las células solares transparentes podrían reemplazar las ventanas en un futuro cercano

No importa cuán sostenibles, ecológicas y limpias sean las fuentes de energía, los paneles solares convencionales requieren un área de instalación grande y una gran inversión inicial. Debido a estas limitaciones, es difícil introducirlos en áreas urbanas (especialmente en barrios con muchos bloques de apartamentos o tiendas). Pero gracias al trabajo de los ingeniosos ingenieros de la Universidad de Michigan, es posible que pronto ya no sea así.

Los investigadores han creado paneles solares transparentes que, según afirman, podrían usarse como ventanas generadoras de energía en nuestras casas, edificios e incluso apartamentos alquilados.

Créditos de la imagen: Djim Loic/Unsplash

Si estos paneles transparentes son realmente capaces de generar electricidad de manera rentable, los días de ventanas regulares pueden estar pasando mientras hablamos. Pronto, podríamos tener acceso a energía solar barata sin importar dónde vivamos, y para hacerlo aún mejor, podríamos deshacernos de esos terribles cortes de luz eso sucede de vez en cuando porque, con paneles solares transparentes como el vidrio, cada casa y cada rascacielos podrá generar su propia energía de forma independiente.

Una visión general de los paneles solares transparentes.

Para generar energía a partir de la luz solar, se requieren células solares integradas en un panel solar para absorber la radiación del sol. Por lo tanto, no pueden permitir que la luz del sol los atraviese por completo (como lo hace una ventana de vidrio). Entonces, al principio, la idea de paneles solares transparentes puede parecer absurda y completamente ilógica porque un panel transparente no debería absorber la radiación.

Pero ese no es necesariamente el caso, según han descubierto los investigadores. De hecho, ese no es el caso en absoluto.

Profesor R. Lunt en MSU mostrando su concentrador solar luminiscente transparente. Créditos de la imagen: Universidad del estado de michigan

Los paneles solares creados por ingenieros de la Universidad de Michigan consisten en concentradores solares luminiscentes transparentes (TLSC). Compuesto de cianina, el TLSC es capaz de absorber selectivamente la radiación solar invisible, incluidas las luces infrarrojas y UV, y dejar pasar el resto de los rayos visibles a través de ellas. Entonces, en otras palabras, estos dispositivos son transparentes para el ojo humano (muy parecidos a una ventana), pero aun así absorben una fracción de la luz solar que luego pueden convertir en electricidad. Es una tecnología relativamente nueva, desarrollada por primera vez en 2013, pero ya está experimentando algunos desarrollos impresionantes.

Los paneles equipados con TLSC se pueden moldear en forma de finas láminas transparentes que se pueden usar para crear ventanas, pantallas de teléfonos inteligentes, techos de automóviles, etc. A diferencia de los paneles tradicionales, los paneles solares transparentes no usan silicona; en cambio, consisten en una capa de óxido de zinc cubierta con una capa de IC-SAM a base de carbono y una capa de fullereno. Él IC-SAM y fullereno Las capas no solo aumentan la eficiencia del panel, sino que también evitan que las regiones de absorción de radiación de las células solares se rompan.

Sorprendentemente, los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) también afirman que sus paneles solares transparentes pueden durar 30 años, haciéndolos más duraderos que la mayoría de los paneles solares regulares. Básicamente, podría instalar en sus ventanas estas células solares transparentes y obtener electricidad gratis sin muchos problemas durante décadas. Como era de esperar, esta perspectiva tiene a mucha gente emocionada.

Según el profesor Richard Lunt (quien dirigió el experimento de células solares transparentes en la MSU), “las células solares altamente transparentes representan la ola del futuro para las nuevas aplicaciones solares”. Agrega además que estos dispositivos en el futuro pueden proporcionar un potencial de generación de electricidad similar al de los sistemas solares en los techos, además, también pueden equipar nuestros edificios, automóviles y dispositivos con capacidades de autocarga.

“Para eso estamos trabajando”, dijo. “Las aplicaciones solares tradicionales se han investigado activamente durante más de cinco décadas, pero solo hemos estado trabajando en estas células solares altamente transparentes durante unos cinco años. En última instancia, esta tecnología ofrece una ruta prometedora para la adopción solar generalizada y económica en superficies pequeñas y grandes que antes eran inaccesibles”.

Avances recientes en el campo de la tecnología de células solares transparentes

Además del trabajo de investigación realizado por el profesor Richard Lunt y su equipo en la MSU, existen otros grupos de investigación y empresas que trabajan en el desarrollo de ventanas de vidrio avanzadas que funcionan con energía solar. A principios de este año, un equipo de la Universidad ITMO de Rusia desarrolló un método más económico para producir células solares transparentes. Los investigadores encontraron una manera de producir paneles solares transparentes mucho más baratos que nunca.

“Las celdas solares regulares de película delgada tienen un contacto posterior de metal no transparente que les permite atrapar más luz. Las células solares transparentes utilizan un electrodo posterior que penetra la luz. En ese caso, algunos de los fotones se pierden inevitablemente al pasar, lo que reduce el rendimiento de los dispositivos. Además, producir un electrodo posterior con las propiedades adecuadas puede ser bastante costoso”, dice Pavel Voroshilov, investigador de la Facultad de Física e Ingeniería de la Universidad ITMO.

“Para nuestros experimentos, tomamos una celda solar basada en moléculas pequeñas y le agregamos nanotubos. A continuación, dopamos nanotubos usando una puerta de iones. También procesamos la capa de transporte, que es responsable de permitir que una carga de la capa activa llegue con éxito al electrodo. Pudimos hacer esto sin cámaras de vacío y trabajando en condiciones ambientales. Todo lo que teníamos que hacer era gotear un poco de líquido iónico y aplicar un ligero voltaje para crear las propiedades necesarias”, agrega el coautor Pavel Voroshilov.

Créditos de la imagen: Kenrick Baksh/Unsplash

PHYSEE, una empresa de tecnología de los Países Bajos, instaló con éxito su “PowerWindow” basada en energía solar en un área de 300 pies cuadrados de un edificio bancario en los Países Bajos. Aunque en la actualidad, las PowerWindows transparentes no son lo suficientemente eficientes para satisfacer las demandas energéticas de todo el edificio, PHYSEE afirma que con un poco más de esfuerzo, pronto podrán aumentar la viabilidad y la capacidad de generación de energía de sus ventanas solares.

Ubiquitous Energy, con sede en California, también está trabajando en un sistema “ClearView Power” que tiene como objetivo crear un revestimiento solar que pueda convertir el vidrio utilizado en las ventanas en paneles solares transparentes. Este revestimiento solar permitirá que las ventanas de vidrio transparente absorban las radiaciones infrarrojas de alta energía, la compañía afirma haber logrado una eficiencia del 9,8% con las células solares ClearView durante sus pruebas iniciales.

En septiembre de 2021, las instalaciones de Nippon Sheet Glass (NSG) Corporation ubicadas en la ciudad de Chiba se convirtieron en el primero de japon edificio equipado con ventana solar. Los paneles solares transparentes instalados por NSG en sus instalaciones son desarrollados por Ubiquitous Energy. Recientemente, como parte de su asociación con Morgan Creek Ventures, Ubiquitous Energy también instaló ventanas solares transparentes en Boulder Commons II, un edificio comercial en construcción en Colorado.

Todos estos emocionantes desarrollos indican que, tarde o temprano, también podremos instalar ventanas solares transparentes generadoras de energía en nuestros hogares. Un cambio tan pequeño en la forma en que producimos energía a escala mundial podría convertirse en un gran paso para vivir en un mundo más eficiente desde el punto de vista energético.

no hay todavía

Si esto casi suena demasiado bueno para ser verdad, bueno, más o menos lo es. La eficiencia de estos paneles solares completamente transparentes es de alrededor del 1 %, aunque la tecnología tiene el potencial de alcanzar alrededor del 10 % de eficiencia, en comparación con el 15 % que ya tenemos para los paneles solares convencionales (algunos eficientes pueden alcanzar el 22 % o incluso Un poco más alto).

Por lo tanto, la eficiencia aún no está allí para hacer que las células solares transparentes sean eficientes, pero puede llegar allí en un futuro no muy lejano. Además, el atractivo de este sistema es que se puede implementar a pequeña escala, en áreas donde los paneles solares regulares no son posibles. No tienen que reemplazar los paneles solares regulares, solo tienen que complementarlos.

Si lo piensa, la energía solar no se consideraba competitiva hasta hace una década, y un informe reciente descubrió que ahora es la forma de electricidad más barata disponible hasta ahora en la historia humana. Aunque las células solares transparentes aún no se han utilizado realmente, hemos visto lo rápido que puede desarrollarse este tipo de tecnología, y las perspectivas de grandes resultados están ahí.

La mera idea de que pronto podremos alimentar nuestros edificios a través de nuestras ventanas muestra lo lejos que hemos llegado. Una revolución energética está a la vista, y sería prudente tomarla en serio.