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Investigadores de Stanford desarrollan células solares de auto-enfriamiento.

Ciencia

David Szondy

26 de julio de 2014

El sistema de la Universidad de Stanford utiliza una capa de vidrio modelada con micro-pirámides y conos para arrojar calor

Las células fotovoltaicas son una de las fuentes de energía alternativas más prometedoras. Mecánicamente son muy simples, sin partes móviles, y están limpios y libres de emisiones. Lamentablemente también son ineficientes. Una de las razones de esto es que se sobrecalientan, un problema que un equipo de la Universidad de Stanford con el profesor de ingeniería eléctrica Shanhui Fan está resolviendo con el desarrollo de una capa de vidrio delgado que hace que las células solares se enfríen automáticamente.

A pesar de muchos avances en las últimas décadas, las células solares sufren problemas de eficiencia. Solo una pequeña cantidad de la energía de la luz solar que cae sobre las células solares se convierte en electricidad, alcanzando un máximo del 20 por ciento para la mayoría de las células en el mercado actual. El sobrecalentamiento es un problema constante porque la luz solar utilizada para generar electricidad calienta los paneles de manera rutinaria a 130 ° F (55 ° C) o más.

Este calentamiento causa todo tipo de problemas, uno de los cuales es una disminución dramática de la eficiencia. De acuerdo con el equipo de Stanford, cada calentamiento en grados Celsius (1.8⁰ F) da como resultado una caída en la eficiencia del 0.5 por ciento. Igualmente desagradable, con cada aumento de temperatura de 10 ° C (18 ° F), la tasa de deterioro de las células se duplica.

El enfriamiento es un paso obvio, pero la pregunta es, ¿cómo hacerlo? Los sistemas activos, como las bombas de refrigeración o la ventilación, el consumo de energía y los sistemas pasivos no son muy efectivos y pueden interferir con el funcionamiento del panel. La solución desarrollada por Shanhui Fan, que previamente aplicó principios similares al enfriamiento pasivo para edificios, es un sistema en el que las células solares comunes reciben una capa extremadamente delgada de vidrio de sílice especialmente diseñado para extraer el calor de las células de una manera Eso no requiere energía y explota la ventana infrarroja de la atmósfera para eliminar el calor.

El patrón consiste en micro-pirámides y conos que miden solo micrones de espesor, que tienen el tamaño y la forma para alejar el calor en forma de radiación infrarroja a la parte superior de la capa, donde se irradia y se dispersa en la atmósfera. Se basa en el hecho de que diferentes longitudes de onda de la luz tienen diferentes propiedades y se refractan de manera diferente. El equipo de Stanford adaptó la capa de vidrio de sílice para permitir la entrada de luz visible y el calor en forma de luz infrarroja.

"La sílice es transparente a la luz visible, pero también es posible ajustar la forma en que se dobla y refracta la luz de longitudes de onda muy específicas", dice Fan. "Una capa de sílice cuidadosamente diseñada no degradaría el rendimiento de la célula solar, pero aumentaría la radiación en las longitudes de onda térmicas predeterminadas para enviar el calor de la célula solar de manera más efectiva".

El equipo de Stanford está probando y ajustando la capa de enfriamiento con el objetivo de reducir la temperatura de operación del panel solar para que sea más eficiente y con una vida útil más larga.

Los resultados del equipo fueron publicados en Optica .

Fuente: La Sociedad Óptica.

El sistema de la Universidad de Stanford utiliza una capa de vidrio modelada con micro-pirámides y conos para arrojar calor

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