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3 de Octubre de 2014
Materiales

Células solares perfectas

Un nuevo compuesto reúne todas las propiedades para construir un dispositivo termofotovoltaico óptimo.

Representación gráfica del cristal fotónico dieléctrico que almacena la energía solar en forma de calor. [Jeffrey Chou / MIT]

El secreto del material capaz de convertir toda la energía solar en calor radica en su posibilidad de absorber prácticamente toda la luz que, desde el Sol, alcanza la superficie de la Tierra y que esté incluida en el rango de radiación que va desde la ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. Asimismo, también debería poder excluir el resto de emisión electromagnética, ya que aumentaría la energía reemitida por el dispositivo y, por tanto, afectaría el proceso de conversión.

Ahora, un grupo de investigadores liderados por Jeffrey Chou, del Instituto de Tecnología del Massachusets (MIT), afirma haber desarrollado un material con dichas características. Formado por un cristal fotónico dieléctrico bidimensional, sería capaz de absorber la luz solar incidente desde una amplia gama de ángulos y soportar temperaturas extremadamente elevadas. Además, tal como explican en un artículo publicado en la revista Advanced Materials, podría fabricarse a gran escala con un coste reducido.

El nuevo elemento sería un componente de un dispositivo solar termofotovoltaico (STPV, por sus siglas en inglés), en el que la energía de la luz solar se convierte primero en calor, el cual hace brillar el material y cuya luz, a su vez, se transforma en corriente eléctrica. Para ello, los investigadores colocaron un material dieléctrico en el interior de un prototipo desarrollado con anterioridad y observaron su comportamiento.

Según Chou y sus colaboradores, las características de absorción del nuevo dispositivo pueden controlarse con gran precisión, puesto que está compuesto de un conjunto de nanotubos que permiten «sintonizar» el nivel de luz absorbida mediante la modificación de su tamaño. Por otro lado, «constituye la primera célula solar de este tipo que podría fabricarse con un método basado en las técnicas actuales, esto es, en escalas típicas de las obleas electrónicas de silicio», con un espesor de hasta unos 30 centímetros. «Las primeras pruebas de laboratorio mostraron que solo podíamos producir dispositivos similares de unos pocos centímetros de altura, por lo que eran inadecuados para un posible lanzamiento en el mercado», señala el investigador.

El nuevo material también ha demostrado soportar temperaturas de unos 1000 grados centígrados durante un período de 24 horas, sin padecer una degradación importante. Y puesto que puede absorber la luz solar de manera eficiente desde ángulos distintos, no haría falta dotar los paneles termofotovoltaicos del sistema de seguimiento del movimiento del Sol, que añade complejidad y coste a una instalación.

En estos momentos, el grupo de investigadores está trabajando en la optimización del sistema desarrollado con diferentes metales y esperan que pueda convertirse en un producto comercialmente viable en los próximos cinco años.

Más información en Advanced Materials.

Fuente: MIT News

 

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