Una celda solar experimental creada por investigadores del MIT podría aumentar enormemente la cantidad de energía generada por un área determinada de paneles, al mismo tiempo que reduce la cantidad de calor residual. Aún mejor, suena genial cuando los científicos hablan de ello: “con nuestra propia geometría no optimizada, de hecho podríamos romper el límite de Shockley-Queisser”.
El límite de Shockley-Queisser, que definitivamente no está compensado, es la eficiencia máxima teórica de una celda solar, y está alrededor del 32 por ciento para las más comunes basadas en silicio.
Puede evitar esto con varios trucos, como apilar celdas, pero la mejor opción, según David Bierman, un estudiante de doctorado en el equipo (y que se cita anteriormente), será la termofotovoltaica, mediante la cual la luz solar se convierte en calor y luego se vuelve a encender. emitida como luz más adecuada para que la célula la absorba.
¿Suena raro? Aquí está la cosa. Las células solares funcionan mejor con una cierta longitud de onda de luz; quizás el ultravioleta es demasiado corto, mientras que el infrarrojo es demasiado largo, pero digamos que 600 nm (luz visible naranja) es perfecto. Solo una parte de la radiación de amplio espectro emitida por el sol es de 600 nm o aproximadamente, lo que limita la cantidad de energía que la célula puede extraer de esa radiación; ese es uno de los componentes del límite de Shockley-Queisser.
Lo que hicieron Bierman y los demás en su equipo fue agregar un paso entre el sol y la célula: una estructura cuidadosamente diseñada de nanotubos de carbono. “Los nanotubos de carbono son prácticamente un absorbente perfecto en todo el espectro de colores”, dijo Bierman. en el comunicado de prensa del MIT. “Toda la energía de los fotones se convierte en calor”.
La celda termofotovoltaica del equipo en acción.
Normalmente, el calor no es deseable en una celda solar, ya que es solo un desperdicio de energía que puede interferir con el funcionamiento normal. Pero en este caso, no se permite que el calor se disipe; en cambio, la nanoestructura de carbono vuelve a convertir el calor en luz, a la longitud de onda óptima exacta de la célula fotovoltaica.
El resultado es un enorme aumento de la eficiencia y ese no es el único beneficio. El calor, a diferencia de la luz, es fácil de almacenar y mover. Si la luz del sol del día se convirtiera por completo en calor y se almacenara, podría convertirse en luz a pedido, como, por ejemplo, por la noche. En otras palabras, esta técnica esencialmente permite guardar la luz solar para más tarde.
Los resultados experimentales confirmaron la teoría y un prototipo de célula TPV funcionó como se esperaba. Pero la tecnología aún necesita salir del laboratorio, y fabricar los complejos nanomateriales de carbono a granel no es una tarea sencilla. Por lo tanto, no usará termofotovoltaicos el próximo año o el año siguiente, pero la técnica es tremendamente prometedora y es poco probable que se deje en el estante.
La investigación del equipo fue publicado en la revista Nature Energy.
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