Paneles solares invisibles: cómo las ventanas del mañana generarán electricidad

Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad Nacional de Incheon en Corea muestra cómo hacer una célula solar completamente transparente.

En un nuevo estudio publicado en Journal of Power Sources, un equipo internacional de investigadores, dirigido por el profesor Joondong Kim de Corea, demuestra la primera célula solar transparente. Su innovadora técnica descansa sobre una parte concreta de la célula solar: la heterounión, formada por finas películas de materiales encargados de absorber la luz. Al combinar las propiedades únicas de los semiconductores de dióxido de titanio y óxido de níquel, los investigadores pudieron generar una célula solar transparente y eficiente.

Cinco años después del acuerdo climático de París, todos los ojos están puestos en el progreso del mundo en el camino hacia un futuro libre de carbono. Una parte crucial de este objetivo implica la transición energética de los combustibles fósiles a las fuentes renovables, como el sol, el agua, el viento y la energía de las olas. Entre ellos, la energía solar siempre ha tenido la mayor esperanza en la comunidad científica, como la fuente de energía más confiable y abundante en la Tierra. En las últimas décadas, las células solares se han vuelto más baratas, más eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Sin embargo, las células solares actuales tienden a ser opacas, lo que impide su uso más amplio e integración en materiales cotidianos, limitadas a alinearse en techos y en granjas solares remotas.

Pero, ¿qué pasaría si los paneles solares de próxima generación pudieran integrarse en ventanas, edificios o incluso en pantallas de teléfonos móviles? Esa es la esperanza del profesor Joondong Kim del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Incheon, Corea. En un estudio reciente publicado en Journal of Power Sources, él y sus colegas detallan su último invento: una celda solar completamente transparente. “Las características únicas de las células fotovoltaicas transparentes podrían tener varias aplicaciones en la tecnología humana”, dice el Prof. Kim.

La idea de las células solares transparentes es bien conocida, pero esta nueva aplicación en la que los científicos han podido llevar esta idea a la práctica es un nuevo hallazgo crucial. En la actualidad, los materiales que hacen opaca a la célula solar son las capas semiconductoras, encargadas de captar la luz y traducirla en corriente eléctrica. Por lo tanto, el profesor Kim y sus colegas analizaron dos materiales semiconductores potenciales, identificados por investigadores anteriores por sus propiedades deseables.

El primero es el dióxido de titanio (TiO2), un semiconductor muy conocido que ya se utiliza mucho para fabricar células solares. Además de sus excelentes propiedades eléctricas, el TiO2 también es un material respetuoso con el medio ambiente y no tóxico. Este material absorbe la luz ultravioleta (una parte del espectro de luz invisible a simple vista) mientras deja pasar la mayor parte del rango de luz visible. El segundo material investigado para hacer esta unión fue el óxido de níquel (NiO), otro semiconductor conocido por tener una alta transparencia óptica. Como el níquel es uno de los elementos que abundan en la niebla en la Tierra y su óxido se puede fabricar fácilmente a bajas temperaturas industriales, el NiO también es un gran material para fabricar células ecológicas.

Referencia: “Células fotovoltaicas transparentes y fotodetectores autoamplificados por heterounión TiO 2 / NiO” por Thanh Tai Nguyen, Malkeshkumar Patel, Sangho Kim, Rameez Ahmad Mir, Junsin Yi, Vinh-Ai Dao y Joondong Kim, 12 de septiembre de 2020, Journal of Fuentes de energía .

DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2020.228865

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