Los paneles solares transparentes para ventanas alcanzan una eficiencia récord del 8%
En un paso más cerca de conseguir rascacielos que sirvan como fuentes de energía, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Michigan ha establecido un nuevo récord de eficiencia para las células solares transparentes de color neutro.
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El equipo logró una eficiencia del 8,1% y una transparencia del 43,3% con un diseño orgánico, o basado en el carbono, en lugar del silicio convencional. Si bien las células tienen un ligero tinte verde, son mucho más parecidas al gris de las gafas de sol y las ventanas de los automóviles.
“Las ventanas, que están en la cara de cada edificio, son un lugar ideal para las células solares orgánicas porque ofrecen algo que el silicio no puede, que es una combinación de muy alta eficiencia y muy alta transparencia visible”, dijo Stephen Forrest, quien dirigió la investigación.
Los edificios con fachadas de vidrio suelen tener un revestimiento que refleja y absorbe parte de la luz, tanto en la parte visible como en la parte infrarroja del espectro, para reducir el brillo lumínico y la calefacción en el interior del edificio. En lugar de tirar esa energía, los paneles solares transparentes podrían usarla para reducir las necesidades de electricidad del edificio. La transparencia de algunas ventanas existentes es similar a la transparencia de las células solares que el grupo de Forrest anuncia en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
“El nuevo material que desarrollamos, y la estructura del dispositivo que construimos, tuvo que equilibrar múltiples aspectos para proporcionar una buena absorción de la luz solar, alto voltaje, alta corriente, baja resistencia y transparencia de color neutro, todo al mismo tiempo”, dijo Yongxi Li, un científico investigador asistente en ingeniería eléctrica e informática.
El nuevo material es una combinación de moléculas orgánicas diseñadas para ser transparentes en el visible y absorber en el infrarrojo cercano, una parte invisible del espectro que representa gran parte de la energía de la luz solar. Además, los investigadores desarrollaron revestimientos ópticos para aumentar tanto la energía generada por la luz infrarroja como la transparencia en el rango visible, dos cualidades que normalmente compiten entre sí.
La versión de color neutro del dispositivo se hizo con un electrodo de óxido de indio y estaño. Un electrodo de plata mejoró la eficiencia hasta el 10,8%, con una transparencia del 45,8%. Sin embargo, el tono ligeramente verdoso de esa versión puede no ser aceptable en algunas aplicaciones de ventanas.
Las células solares transparentes se miden por su eficiencia de utilización de la luz, que describe cuánta energía de la luz que golpea la ventana está disponible como electricidad o como luz transmitida en el lado interior. Las anteriores células solares transparentes tienen una eficiencia de utilización de la luz de aproximadamente 2-3%, pero la célula de óxido de indio y estaño tiene una eficiencia de utilización de la luz del 3,5% y la versión de plata tiene una eficiencia de utilización de la luz del 5%.
Ambas versiones pueden fabricarse a gran escala, utilizando materiales menos tóxicos que otras células solares transparentes. Las células solares orgánicas transparentes también se pueden adaptar a las latitudes locales, aprovechando el hecho de que son más eficientes cuando los rayos del sol las golpean en un ángulo perpendicular. Pueden ser colocadas entre los cristales de las ventanas de doble vidrio.
Forrest y su equipo están trabajando en varias mejoras de la tecnología, con el próximo objetivo de alcanzar una eficiencia de utilización de la luz del 7% y extender la vida de la célula a unos 10 años. También están investigando la economía de la instalación de ventanas transparentes de células solares en edificios nuevos y existentes.
