El profesor asociado del MIT Marc Baldo (izquierda) y el estudiante postdoctoral Shalom Goffri muestran algunos concentradores solares orgánicos. © Donna Coveney / MIT Si ha instalado paneles solares en su techo, Lo más probable es que lo haya hecho más para ayudar al medio ambiente que para ahorrar dinero en su factura de energía. Con el costo actual de la tecnología solar, puede llevar muchos años incluso comenzar a recuperar su inversión. Una nueva versión de una tecnología de energía solar existente podría cambiar eso.
Los paneles solares utilizan semiconductores, generalmente a base de silicio, para convertir la luz del sol en electricidad. Estos semiconductores funcionan como células fotovoltaicas:cuando la luz solar incide en la célula, el silicio absorbe la energía de las ondas de luz. Esta energía excita los electrones en el silicio, que se sueltan. Los electrones que fluyen libremente se convierten en electricidad (consulte Cómo funcionan las células solares para obtener más información). Esta configuración es inherentemente cara porque, primero, los semiconductores son costosos, y segundo, porque no es terriblemente eficiente. Parte de la energía del sol se pierde en calor, y mucho de eso no golpea las células solares en absoluto porque el sol no está estacionario. Esto significa que se necesitan muchas células para generar una cantidad significativa de electricidad.
Una solución a este problema que se está probando actualmente es el uso de seguidores solares . Estos son paneles móviles de espejos que trazan el sol a través del cielo, arrojando la luz sobre las células solares. Esto hace que entre más luz solar al sistema, pero los seguidores solares son extremadamente costosos, y no solo porque se muevan. Este método de dirigir grandes cantidades de luz solar tiende a sobrecalentar las células de silicio, que requieren la instalación de costosos sistemas de refrigeración.
Otra solución al problema de eficiencia de los paneles solares es el concentrador solar. Este es un método menos costoso, y es el que los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts mejoraron recientemente de una manera que podría revolucionar la tecnología de energía solar. Podríamos estar instalando estos nuevos concentradores solares luminiscentes como ventanas en nuestras casas - ventanas que generan la energía para encender nuestras luces, nuestros aires acondicionados y nuestros electrodomésticos. Y podríamos estar haciéndolo muy pronto.
En este articulo, Descubriremos qué hace un concentrador solar luminiscente (LSC), cómo funciona y por qué es más eficiente y menos costoso que las tecnologías solares más antiguas. Veremos cómo se pueden usar las LSC y cuándo podrían llegar al mercado comercial.
Primero, ¿Cómo concentras exactamente la luz del sol?
Los concentradores solares se pueden utilizar para aumentar la eficiencia de los paneles solares existentes. Nicolle Rager Fuller / NSF A concentrador solar hace exactamente lo que su nombre implica:toma la luz del sol que incide en un área amplia y la agrupa. La parte más interesante del sistema es que no solo concentra la luz solar; también dirige esa luz solar a un lugar muy específico, ubicación más pequeña.
A diferencia de un seguidor solar, un concentrador solar está parado. Los componentes principales del diseño tradicional son de plástico, moléculas de colorante y células solares. Se rocía una variedad de moléculas de tinte sobre una hoja de plástico. En los bordes exteriores del plástico hay células solares.
La combinación del plástico y los tintes funciona como un guía de ondas . Una guía de ondas es cualquier dispositivo que atrapa la luz y luego mueve esas ondas de luz a lo largo de un camino hacia un destino en particular. En este caso, cuando la luz golpea el plástico, los tintes lo absorben. De este modo, la energía del sol se transfiere al tinte, haciendo que los electrones de esas moléculas salten a un nivel de energía más alto. Cuando los electrones vuelven a caer a un nivel de energía más bajo, las moléculas de tinte liberan esa energía en la lámina de plástico, donde se atasca. En un proceso llamado reflexión interna total , la luz puede escapar del plástico. Simplemente rebota en el material, finalmente, abriéndose camino hacia la superficie exterior. En la superficie exterior, las células solares están esperando absorber la luz y generar electricidad.
Un concentrador solar no requiere un sistema de enfriamiento, y no hay partes móviles, haciéndolo menos costoso que un seguidor solar. Hay un inconveniente en el diseño tradicional, aunque. Mientras la energía de la luz rebota en el plástico, a veces se reabsorbe en las moléculas de tinte y termina emitiéndose en forma de calor. Esta energía luego, nunca llega a las células solares.
Los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) realizaron algunos cambios principales en el sistema para hacerlo más eficiente e incluso menos costoso. Lo llaman concentrador solar luminiscente (LSC). Primero, cambiaron el plástico por vidrio. El vidrio es más fácil de fabricar, y abre nuevas posibilidades en términos de aplicaciones, más sobre esto más adelante. También agregaron un nuevo elemento que elimina la pérdida de energía por reabsorción.
El LSC está compuesto por una hoja de vidrio recubierta con partículas de tinte. Básicamente funciona como la versión de plástico anterior, excepto por dos adiciones. Primero, Se agrega un tipo de aluminio llamado tris (8-hidroxiquinolina) a la mezcla de moléculas de tinte. Estas moléculas de aluminio hacen que los tintes emitan ondas de luz a una frecuencia que los tintes no pueden absorber. De este modo, no se pierde luz por reabsorción cuando llega a las células solares en los bordes del vidrio.
En este sistema, Diez veces más de la luz solar que llega al panel se convierte en electricidad en comparación con un panel solar tradicional [Fuente:Economist]. Cada célula solar está expuesta a mucha más luz solar, lo que significa que se necesitan menos células de silicio y el costo se reduce considerablemente.
¿Qué tan abajo? Los investigadores no están poniendo una cantidad en dólares en el producto, pero seguro que será más barato que los seguidores solares. Con mayor eficiencia, también podrá generar más electricidad por dólar que los paneles solares que ve ahora en los techos de las personas. Adaptado a los sistemas actuales de paneles solares, Los concentradores solares luminiscentes podrían aumentar la eficiencia en un 50 por ciento [Fuente:ScienceDaily]. Con mucho, el aspecto más sorprendente del producto, aunque, proviene del uso de vidrio:al hacer ventanas con estos LSC, el vidrio que deja entrar la luz del sol en nuestros hogares y oficinas también podría generar la energía que necesitamos para hacer funcionar esos espacios.
Todavía no hemos llegado a ese punto aunque. El mayor obstáculo para instalar estas ventanas de energía solar en nuestros hogares es la longevidad. De hecho, el prototipo de LSC solo dura unos tres meses [Fuente:TreeHugger]. El grupo del MIT está trabajando para que el panel mantenga la estabilidad durante los aproximadamente 10 años que la gente espera que dure este tipo de dispositivos. Pero está bastante cerca:podemos esperar que los concentradores solares luminiscentes estén disponibles para la venta dentro de tres años [Fuente:MIT].
Para obtener más información sobre concentradores solares luminiscentes y energía solar en general, consulte los enlaces en la página siguiente.
