Panel solar resistente al calor de alta eficiencia

28.10.2013

Científicos de la Universidad de Stanford, la Universidad de Illinois-Urbana Champaign y la Universidad Estatal de Carolina del Norte han creado un emisor térmico resistente al calor que puede aumentar significativamente la eficiencia de los paneles solares, teóricamente hasta un 80%. El nuevo componente de celda solar está diseñado para convertir el calor solar en radiación infrarroja, que es absorbida por la celda solar y aumenta su potencia.

Una celda solar convencional se basa en silicio semiconductor, que absorbe la energía de la luz solar y la convierte en energía eléctrica. Pero los semiconductores de silicio procesan solo la luz infrarroja y otras ondas, incluida la mayor parte del espectro visible, se desperdician: se disipan en forma de calor. Por tanto, en teoría, los paneles de silicio convencionales pueden alcanzar una eficiencia de alrededor del 34%, pero en la práctica no llegan ni siquiera a eso, porque simplemente reflejan y disipan la energía de la luz solar.

El nuevo panel termofotovoltaico soluciona este problema. En lugar de transmitir la luz solar directamente a una celda solar, una celda termofotovoltaica tiene un componente intermedio que consta de dos partes: un absorbente (se calienta cuando se expone a la luz solar) y un emisor (convierte el calor en radiación infrarroja). En pocas palabras, la nueva celda "recodifica" la luz solar en longitudes de onda más cortas que son ideales para que la celda solar las absorba. Esto permite aumentar la eficiencia teórica de la celda hasta en un 80%.

Desafortunadamente, el prototipo de panel solar termofotovoltaico hasta ahora no se ha acercado a esta eficiencia: en el laboratorio, muestra una eficiencia de alrededor del 8%. El bajo rendimiento se debe en gran medida a la insuficiente estabilidad térmica del convertidor de calor. El emisor es una nanoestructura de tungsteno tridimensional compleja que debe funcionar a temperaturas superiores a los 1000 grados centígrados. Sin embargo, en experimentos anteriores a una temperatura dada, el emisor fue destruido.

Para resolver este problema, los científicos recubrieron el emisor con una nanocapa de tungsteno y un material cerámico: dióxido de hafnio. A diferencia de los prototipos anteriores, que se destruyeron por completo a temperaturas inferiores a 1200 grados centígrados, el nuevo emisor térmico se mantiene estable a temperaturas de hasta 1 grados centígrados durante al menos 1400 hora.

El nuevo emisor térmico es ideal para crear paneles solares de alta eficiencia capaces de convertir en electricidad una parte importante de la luz solar absorbida. Al mismo tiempo, se pueden producir hafnio y tungsteno en cantidades suficientes para la producción en masa de nuevos paneles solares, con una eficiencia al menos 2 veces mayor que la de los paneles solares comerciales modernos.

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