Ventanas solares transparentes: todavía no has visto nada

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La idea de ventanas solares transparentes casi suena demasiado buena para ser verdad, y lo es, pero no del todo. Los investigadores llevan años enfrentándose al desafío de aprovechar la luz solar para generar electricidad a partir de ventanas transparentes. El premio es de acres y acres de nuevos sitios para paneles solares en edificios, sin perder las ventajas de ahorro de energía de la luz natural. Solo mire cualquier edificio de vidrio y prácticamente podrá sentir el florecimiento de las posibilidades. Los obstáculos son muchos, pero parece que un verdadero avance está finalmente a la mano, por así decirlo.

Ventanas solares transparentes, de verdad

Las células solares transparentes han estado rebotando alrededor del Electronia radar desde al menos 2010, cuando la posibilidad de crear una ventana solar transparente comenzaba a surgir junto con la tecnología solar de película delgada.

La tecnología solar de película fina es exactamente lo que parece. En lugar de un panel solar rígido y voluminoso por el que nadie puede ver, la plataforma de película delgada implica la fabricación de células solares flexibles en forma de una solución que se puede pintar literalmente en varias superficies, permitiendo que la luz del sol se filtre.

Uno de los primeros obstáculos entre las células solares totalmente transparentes y el mercado comercial es el paso de las muestras de laboratorio a un tamaño comercial.

Ese problema ha comenzado a desaparecer de la imagen, pero los investigadores todavía están jugando con el grafeno y otros ajustes de alta tecnología para abordar el verdadero meollo del asunto, que es cómo formular una ventana solar verdaderamente transparente que funcione con la suficiente eficacia como para justificarlo. el costo.

MSU se sumerge en un territorio de células solares transparentes

El último rumor sobre las células solares transparentes se desató en agosto pasado, cuando la Universidad Estatal de Michigan anunció un cambio de imagen de su Edificio de Ciencias Biomédicas y Físicas con ventanas solares totalmente transparentes.

Para ser claros, el proyecto MSU es más una zambullida que una zambullida. Aún así, parece más ambicioso que otros proyectos de transparencia que surjan este año. El nuevo panel solar de MSU consta de una instalación de 100 pies cuadrados de paneles transparentes encima de la entrada principal del edificio. Si todo va según el plan, que presumiblemente ha sucedido, la idea es cosechar suficiente luz solar para iluminar el atrio.

Ventanas transparentes que generan electricidad

La empresa detrás del proyecto es Energía ubicua, que fue cofundada por el profesor de la MSU, Richard Lunt, que ocupa el cargo de profesor Johansen Crosby Endowed de Ingeniería Química y Ciencia de Materiales en la Facultad de Ingeniería de la escuela.

¿Tienes todo eso? ¡Bien! La contribución de Lunt al campo de las células solares transparentes es una ventana que se ve exactamente como el vidrio convencional, pero separa la luz visible de la luz invisible en ambos extremos del espectro, es decir, luz ultravioleta e infrarroja. La luz visible pasa a través y el resto se pone a trabajar generando electricidad.

Ese es un giro interesante, porque normalmente uno pensaría que la luz solar visible hace todo el trabajo pesado en una célula solar. Quizás sí, pero investigadores como Lunt también han descubierto que la luz invisible también puede generar una parte significativa de la electricidad.

En 2017, MSU describió el trabajo de Lunt y explicó que él y su equipo “fueron pioneros en el desarrollo de un concentrador solar luminiscente transparente que cuando se coloca en una ventana crea energía solar sin interrumpir la vista. El material delgado, similar al plástico, se puede usar en edificios, ventanas de automóviles, teléfonos celulares u otros dispositivos con una superficie transparente “.

“El sistema de captación solar utiliza moléculas orgánicas desarrolladas por Lunt y su equipo para absorber longitudes de onda invisibles de la luz solar. Los investigadores pueden ‘sintonizar’ estos materiales para captar solo las longitudes de onda ultravioleta e infrarroja cercana que luego convierten esta energía en electricidad ”, agrega MSU.

Por supuesto, las células solares transparentes no ocupan un lugar tan alto en la tabla de eficiencia de conversión solar como sus contrapartes convencionales, ya que no aprovechan al máximo toda la luz solar que les llega. Aún así, la tecnología de Ubiquitous Energy ofrece una respetable eficiencia de conversión del 10% a un costo relativamente bajo, debido al uso de materiales abundantes y económicos.

La ubicación de la instalación de la MSU también sugiere que los instaladores solares pueden ayudar a recortar costos colocando matrices de celdas solares transparentes en o cerca de su uso final, lo que ayudaría a reducir los gastos relacionados con el cableado y otros sistemas eléctricos.

Adelante y hacia arriba para Windows que funciona

En cuanto a los próximos pasos, esa es una pregunta interesante. Nuestros amigos en EnergySage Recientemente eché un vistazo al mercado, y hasta ahora parece que Ubiquitous Energy es el primero en presentar una forma verdaderamente transparente de tecnología fotovoltaica que parece una ventana normal.

EnergySage toma nota de otro enfoque, que consiste en tratar solo los bordes de un panel de ventana como células solares, dejando la mayor parte de la superficie como vidrio estándar. Ese enfoque ha sido adoptado por la empresa de células solares Physee, comercializado con el nombre POWER +.

“POWER + es nuestro revestimiento de vidrio generador de energía. Dirige la luz solar a las células solares integradas en PowerWindows. Sin afectar la transparencia de su vidrio, las ventanas producirán la misma energía que 1/5 de un panel solar colocado en el techo de un edificio ”, explica Physee.

La ventana de alta tecnología del futuro

Physee también está aplicando su conocimiento solar a los invernaderos, aunque no para generar electricidad. El recubrimiento PAR + de la compañía está diseñado para aumentar los rendimientos de los invernaderos al transformar la luz ultravioleta, que las plantas no pueden usar, en luz visible, que sí pueden.

Mientras tanto, los investigadores continúan atacando el desafío de las células solares transparentes.

Algunos desarrollos interesantes de este año incluyen un nuevo diseño de nanocables de silicio con el objetivo de mejorar la eficiencia de conversión solar y aplicar fullerenos (piense en carbono y Buckminster Fuller) para mejorar la transparencia.

Ventanas solares transparentes y entorno construido

Ubiquitous Energy ciertamente ha puesto a MSU en el mapa de células solares. Otra área emergente de interés en el campo solar son los paneles solares flotantes, y MSU también se ocupa de eso.

El año pasado, un equipo de investigadores de la MSU presentó un estudio que indica que el impulso para construir nuevas presas hidroeléctricas podría aliviarse utilizando la superficie de las presas existentes para instalar conjuntos flotantes de paneles solares.

El denominador común de la investigación de Lunt es el uso del entorno construido para generar energía limpia, en lugar de destruir hábitats naturales para nuevas construcciones.

El énfasis en el uso de sitios predesarrollados para energía solar también se extiende a las tierras agrícolas. Los expertos de MSU ven un gran potencial en el área recién emergente de la agrivoltaica, en la que paneles solares montados en el suelo en tierras de cultivo se elevan varios pies más alto que la práctica habitual.

Los paneles solares elevados dejan espacio para el pastoreo del ganado o el mantenimiento de los hábitats de los polinizadores. Los paneles solares elevados también pueden generar beneficios para la agricultura regenerativa al reducir la evaporación y conservar el agua.

Cada vez hay más evidencia de que los rendimientos de ciertos cultivos alimentarios también pueden mejorar debido a la sombra parcial y los beneficios regenerativos de los paneles solares.

Si todo va según lo planeado, la brillante casa de campo verde del futuro lucirá paneles solares en la azotea y ventanas solares transparentes que contemplarán acres de exuberantes campos y paneles solares también.

Por cierto, si recientemente ha escuchado mucho acerca de los agrivoltaicos, recuerde que lo escuchó aquí primero. Electronia comenzó a cubrir la tendencia solar más agricultura en 2019, incluido un giro interesante en el que los paneles solares podrían ayudar a rescatar, no a destruir, una industria completa.

Sígueme en Twitter @TinaMCasey.

Foto (captura de pantalla): Ventanas solares transparentes desarrolladas por un equipo de investigadores solares en la Universidad Estatal de Michigan (crédito de video: MSU).

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