Así podrían investigadores del Technion amplificar la energía solar.

Amplificar la energía solar

Image Credits: Nghia Le.

La próxima vez que pagues la cuenta de la luz piensa en lo siguiente. Más energía solar llega a la tierra en una hora (4.3 × 1020J) que toda la energía consumida en el planeta durante un año (4.1 × 1020 J).

Aunque la electricidad solar es una industria de 7.500 millones de dólares que crece a una tasa del 35-40% por año, en la practica aun proporciona menos del 0.1% de la electricidad que el mundo consume.

Esta enorme brecha entre nuestro uso actual de la energía solar y su enorme potencial no desarrollado representa un gran reto en la investigación energética.

Cubrir el 0,16% de la tierra en la Tierra con un 10% de sistemas solares eficientes proporcionaría 20 TW de potencia, casi el doble de la tasa de consumo mundial de energía fósil.

Estas comparaciones ilustran la impresionante magnitud del recurso solar.

La eficiencia termodinámica fundamental de la célula fotovoltaica puede aproximarse al 32%.

Una de las suposiciones es que los electrones y agujeros creados por la absorción de fotones con energías por encima de la banda, pierden su exceso de energía como calor a través de la excitación de las vibraciones de la red (conocidas como emisión de fonones).

Sin embargo, los cálculos termodinámicos que no hacen esta suposición muestran que el límite de eficiencia termodinámico puede ser superior al 65% si los electrones energéticos y los agujeros creados por los fotones de alta energía no convierten el exceso de energía en calor pero producen fotovoltajes o fotocorrientes.

Los investigadores del Technion han demostrado recientemente la factibilidad de transferir la energía almacenada en un átomo o una molécula a un electrón libre.

Dado que el campo de aceleración es en realidad la radiación estimulada emitida, el proceso tiene el acrónimo PASER (aceleración de partículas por emisión estimulada de radiación).

Supongamos ahora que conseguimos almacenar la energía solar en un medio gaseoso o sólido. Entonces, si un electrón libre pasa a través del medio, puede obtener energía del medio y ser acelerado por él.

El sistema concebido para la conversión de energía solar consiste en un medio absorbente. Su población se invierte en una amplia gama de frecuencias correspondiente al espectro solar.

Por tanto la población de la mayoría de los estados energéticos puede ser invertida y como resultado, según el concepto PASER, el medio puede actuar como un componente de resistencia negativa. En otras palabras, el poder se transfiere de la radiación solar a los electrones a través del medio.

En consecuencia, esto puede ser concebido como un amplificador de voltaje.

A diferencia de las células foto voltaicas que son sistemas autónomos diseñados para producir corriente, la tecnología propuesta permite la adición de la recolección de energía solar a cualquier sistema eléctrico existente conectándolo en serie.

Este novedoso concepto para producir un amplificador de voltaje solar es aplicable tanto para operaciones a pequeña como a gran escala y puede ser diseñado como una “lámpara inversa” para pequeños aparatos para uso privado o plantas de energía a gran escala capaces de crear grandes cantidades de electricidad.

Fuente: Technion.

 
 
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