Nuevo material combina fotones para mejorar las ganancias de energía solar
Un nuevo enfoque innovador de la energía solar de la Universidad de California en Riverside podría aumentar drásticamente la cantidad de luz disponible para diseños contemporáneos de paneles solares. En lugar de ampliar el espectro
Un nuevo enfoque innovador de la energía solar de la Universidad de California en Riverside podría aumentar drásticamente la cantidad de luz disponible para diseños contemporáneos de paneles solares. En lugar de ampliar el espectro de absorción de los paneles solares a sí mismos, este nuevo estudio observó que existe una forma de tomar luz infrarroja actualmente inaccesible y convertirla en luz visible. Tienen la esperanza de que al dirigir esta luz en paneles solares convencionales, la eficiencia de la energía solar se podría mejorar en gran medida, a un precio asequible.
La luz infrarroja actualmente pasa directamente a través de las tecnologías de células solares más silicio, lo que representa una ineficiencia sustancial en la generación de electricidad a partir de la luz solar. Gran parte de la investigación solar ha trabajado para convertir directamente la luz infrarroja a la electricidad, pero tales tecnologías requieren de cambiar el diseño del transistor, y por tanto el proceso de fabricación de paneles solares. Sus impactos tienden a ser limitados por las preocupaciones de costos, más que cualquier otra cosa.
Estos investigadores optaron por aceptar las capacidades de absorción de los transistores de silicio actuales, y en su lugar buscaron la opción para que la luz se ajuste a los paneles. Ellos crearon un material híbrido completamente nuevo que toma dos fotones de luz infrarroja 980 nanometros brillando sobre él y “hasta conversos” en un solo fotón de 550 nanometros naranja / amarillo claro. Este fotón tiene casi el doble de la energía de los originales y, más importante aún, existe en una forma que los paneles solares existentes pueden absorber esta luz.
Al cambiar la luz solar entrante en el favorito de silicona para la absorción, el material podría mejorar la eficiencia de paneles solares en hasta un 30%. Y mientras que los costos de la materia en sí aún no se conocen, hay un enorme potencial en la oferta de este tipo de grandes mejoras sin la necesidad de reinventar por completo el proceso de fabricación de transistores.
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Este material híbrido combina dos cosas: una capa inorgánica con nanopartículas semi conductoras, esto absorbe la luz infrarroja, pero no es capaz de pasar directamente en el proceso de generación de electricidad. En lugar de ello, la luz pasa a la fase orgánica del material, que toma estos fotones con longitud de onda larga y los combina. Los resultantes, los fotones de baja longitud de onda puede pasar a ser absorbida por los transistores del panel solar como normal.
Los costes totales estarían representados sobre todo en la instalación, el mantenimiento y los costos de uso de la tierra más que en los propios paneles; añadiendo una nueva capa de este material IR-captura sin duda aumentará los costos del panel, pero aún podría mejorar la asequibilidad de la energía solar.
En general, este tipo de investigación sobre la manipulación de la luz podría permitir un despliegue más amplio de la energía solar en todo el mundo. Un montón de energía en bruto está cayendo en los días muy nublados, pero la distribución de esa energía a través del espectro es diferente, y más difícil para los paneles solares modernos para convertirse en poder. La radiación infrarroja se mueve a través del cielo cubierto bastante bien, sin embargo; si su energía se podría añadir a la de la luz visible filtrada a través de nubes, la energía solar podría empezar a ser sostenible financieramente en áreas menos soleados que Texas y California.
La capacidad de convertir los fotones con precisión entre las longitudes de onda podría tener una amplia gama de aplicaciones, desde la formación de imágenes médicas para almacenamiento óptico de datos, pero ninguna es tan directa como la energía solar. La energía será uno de los temas definitorios de las próximas décadas, y mientras para algunos esta totalmente nueva revolución tecnológica puede llegar a salvar el día, serán necesarios pasos evolutivos como éste para sostener el mundo hasta que llegue ese día.
