Los paneles solares de CPT rompen la barrera de eficiencia

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En 1961, William Shockley y Hans-Joachim Queisser calculó que la máxima eficiencia teórica de un panel solar a base de silicio es del 30%. En otras palabras, menos de un tercio de la luz solar que incide sobre un panel solar puede convertirse en electricidad.

Hoy en día, solo los paneles solares de gama alta destinados a su uso en naves espaciales se acercan a ese límite máximo de eficiencia. Esos paneles son demasiado caros para un uso comercial normal. Los paneles promedio que se usan en los techos y en las granjas solares son mucho menos costosos, pero tienen una eficiencia de alrededor del 22%.

El problema es que el silicio solo responde a ciertas longitudes de onda, particularmente aquellas en la porción roja y amarilla del espectro electromagnético. Las ondas de luz más largas en la parte infrarroja del espectro son demasiado débiles para crear una corriente eléctrica. Las ondas de luz más cortas en la parte azul y verde del espectro no crean ninguna corriente eléctrica cuando golpean el silicio en una celda solar; como máximo, rebotan. En el peor de los casos, generan calor, lo que degrada la eficiencia de los paneles.

Una idea brillante se convierte en un nuevo negocio

En 2014, Akshay Rao y un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge tuvieron una idea brillante. ¿Y si hubiera una manera de convertir esas ondas de luz azul y verde en ondas de luz roja? Eso aumentaría la eficiencia de un panel solar a alrededor del 35 %, aproximadamente un 50 % más que los paneles solares convencionales que se usan en la actualidad. ¿Te imaginas lo que eso significaría para el mundo de las energías renovables?

La Universidad de Cambridge tomó esa idea y la utilizó como base de una nueva empresa de tecnología conocida como Tecnología de fotones de Cambridge. Así es como funciona, según un estudio publicado en la revista Naturaleza.

“Rao desarrolló una película multiplicadora de fotones compuesta por una capa de un polímero orgánico llamado pentaceno tachonado con puntos cuánticos de seleniuro de plomo, pequeños grupos de material inorgánico que emiten luz. El polímero absorbe fotones azules y verdes y los convierte en pares de excitones. Estos excitones fluyen hacia los puntos cuánticos, que los absorben y emiten fotones rojos o infrarrojos de menor energía.

“Cuando la película se coloca encima de una celda solar de silicio, la luz de los puntos cuánticos brilla sobre el silicio. Mientras tanto, las longitudes de onda rojas e infrarrojas directamente del sol atraviesan la película de polímero y golpean el silicio como lo harían normalmente. El resultado es que más fotones utilizables golpean el silicio, aumentando la producción de corriente eléctrica”.

“Estás preservando la energía total que entra y sale, pero estás haciendo que el silicio reciba un flujo de fotones más alto en la porción del espectro que es bueno para convertir en electricidad”, dice Wilson. Para obtener más información sobre cómo funciona esto, vea el video a continuación.

El progreso lleva tiempo

¿Notó que la investigación que inició todo esto comenzó en 2014? Aquí estamos 8 años después, y Rao dice que espera tener un prototipo funcional que sea 31 % eficiente para fines de 2022. El objetivo para el panel que es 35 % eficiente es 2025 como muy pronto. Observe cómo esta noticia es similar a las historias que informamos todo el tiempo sobre los avances en la tecnología de las baterías. Proponer nuevas ideas es fácil. Convertirlos en productos comercialmente viables es difícil.

La clave del enfoque CPT es que su capa de división de fotones se puede aplicar a cualquier panel solar durante el proceso de fabricación sin cambios significativos en la fase de producción. Esa es una consideración crítica si se quiere que la nueva tecnología tenga alguna esperanza de éxito comercial. “Todo nuestro enfoque ha sido… hacer un material simple, no tóxico, sin conexiones eléctricas que agregue muy pocas complicaciones al diseño existente”, dice Wilson.

Una vez que CPT demuestre que su tecnología es viable, la rentabilidad potencial podría ser excelente, dice Wilson. “Está muy claro que existe una necesidad bastante urgente y esta tecnología, si funciona según lo prometido, contribuirá en gran medida a satisfacer esa necesidad”. Nosotros, y el mundo, apenas podemos esperar.

Una punta del sombrero de Electroniapara Dan Allard, quien no tiene nada mejor que hacer que ver videos como este. Gracias, Dan.

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Y ahora, te dejo hasta la siguiente noticia. ¡Un saludo!

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