La mayoría de los paneles solares actuales capturan la luz solar y la convierten en electricidad solo desde el lado que mira hacia el cielo. Si la parte inferior oscura de un panel solar también pudiera convertir la luz solar reflejada en el suelo, se podría generar incluso más electricidad.

Las células solares de doble cara ya permiten que los paneles se asienten verticalmente en tierra o techos e incluso horizontalmente como el dosel de una estación de servicio. pero no se sabe exactamente cuánta electricidad podrían generar estos paneles o el dinero que podrían ahorrar.

Una nueva fórmula termodinámica revela que las células bifaciales que componen los paneles de doble cara generan en promedio entre un 15% y un 20% más de luz solar a electricidad que las células monofaciales de los paneles solares de una cara de hoy en día. teniendo en cuenta diferentes terrenos como la hierba, arena, hormigón y tierra.

La formula, desarrollado por dos físicos de la Universidad de Purdue, se puede utilizar para calcular en minutos la mayor cantidad de electricidad que las células solares bifaciales podrían generar en una variedad de entornos, definido por un límite termodinámico.

"La fórmula implica solo un triángulo simple, pero destilar el extremadamente complicado problema de la física a esta elegante y simple formulación requirió años de modelado e investigación. Este triángulo ayudará a las empresas a tomar mejores decisiones sobre inversiones en células solares de próxima generación y a descubrir cómo diseñarlas para que sean más eficientes. "dijo Muhammad" Ashraf "Alam, Profesor Jai N. Gupta de Purdue de Ingeniería Eléctrica e Informática.

En un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , Alam y el coautor Ryyan Khan, ahora profesor asistente en la East West University en Bangladesh, También muestran cómo se puede utilizar la fórmula para calcular los límites termodinámicos de todas las células solares desarrolladas en los últimos 50 años. Estos resultados pueden generalizarse a la tecnología que probablemente se desarrollará en los próximos 20 a 30 años.

La esperanza es que estos cálculos ayuden a las granjas solares a aprovechar al máximo las células bifaciales antes de su uso.

"Pasaron casi 50 años para que las células monofaciales aparecieran en el campo de manera rentable, ", Dijo Alam." La tecnología ha tenido un éxito notable, pero ahora sabemos que ya no podemos aumentar significativamente su eficiencia o reducir el costo. Nuestra fórmula guiará y acelerará el desarrollo de la tecnología bifacial en una escala de tiempo más rápida ".

El documento podría haber resuelto las matemáticas justo a tiempo:los expertos estiman que para 2030, Las células solares bifaciales representarán casi la mitad de la cuota de mercado de los paneles solares en todo el mundo.

El enfoque de Alam se denomina "triángulo Shockley-Queisser, "ya que se basa en las predicciones hechas por los investigadores William Shockley y Hans-Joachim Queisser sobre la máxima eficiencia teórica de una célula solar monofacial. Este punto máximo, o el límite termodinámico, se puede identificar en un gráfico lineal con pendiente descendente que forma una forma de triángulo.

La fórmula muestra que la ganancia de eficiencia de las células solares bifaciales aumenta con la luz reflejada desde una superficie. Se convertiría significativamente más energía a partir de la luz reflejada en el hormigón, por ejemplo, en comparación con una superficie con vegetación.

Los investigadores utilizan la fórmula para recomendar mejores diseños bifaciales para paneles en tierras de cultivo y ventanas de edificios en ciudades densamente pobladas. Transparente, Los paneles de doble cara permiten generar energía solar en las tierras agrícolas sin proyectar sombras que bloquearían la producción de cultivos. Mientras tanto, La creación de ventanas bifaciales para los edificios ayudaría a las ciudades a utilizar más energía renovable.

El documento también recomienda formas de maximizar el potencial de las células bifaciales manipulando el número de límites entre los materiales semiconductores. llamadas uniones, que facilitan el flujo de electricidad. Las células bifaciales con uniones simples proporcionan la mayor ganancia de eficiencia en relación con las células monofaciales.

"La ganancia relativa es pequeña, pero la ganancia absoluta es significativa. Pierde el beneficio relativo inicial a medida que aumenta el número de cruces, pero la ganancia absoluta sigue aumentando, "Dijo Khan.

La formula, detallado en el papel, se ha validado a fondo y está listo para que las empresas lo utilicen cuando decidan cómo diseñar células bifaciales.