Los paneles solares pueden, por fin, soportar el calor.

La tecnología fotovoltaica y los paneles solares son indispensable para nuestra capacidad de mitigar el cambio climático. Sin embargo, más del 70% de la energía que el sol pone a nuestra disposición se pierde cuando usamos las células fotovoltaicas convencionales. Hay pocas esperanzas de un avance tecnológico sostenible sin abordar este problema.

La temperatura operativa es un factor crítico en la capacidad de una celda solar para convertir la luz solar en energía libre.

En consecuencia, mucha investigación se ha dirigido a comprender los efectos de la temperatura en la eficiencia de las células solares fotovoltaicas.

Sorprendentemente, sin embargo, se sabe poco sobre cuál sería la temperatura correcta para maximizar los beneficios.

En un artículo publicado en Phys. Aplicación Rev. la semana pasada, «efecto de mantener una temperatura ambiente fija en la evaluación del rendimiento del dispositivo fotovoltaico», investigadores de Israel, respondieron a esta pregunta equilibrando las tasas de fotones y energía del efecto fotovoltaico.

Su nuevo enfoque teoriza una fluctuación en la temperatura en respuesta al calor producido por la absorción de luz y la conexión a un entorno de temperatura fija, mientras que los análisis actuales se basan en la premisa de que la temperatura de la celda permanecería fija independientemente de sus condiciones operativas.

«La sólida comprensión teórica de este artículo es un requisito previo para un avance tecnológico significativo.

Por lo tanto, iluminar los aspectos ocultos del efecto fotovoltaico contribuye a la realización de conceptos disruptivos, como las células termorradiativas y termofotónicas», dice el autor principal, el Dr. Avi Niv.

Las células termorradiativas y termofotónicas son concepciones avanzadas de conversión de energía fotovoltaica que permiten la recuperación del calor residual de los procesos industriales (termorradiativas) o son más eficientes para convertir el flujo de energía radiativa del sol en electricidad (termofotónicas).

Estas tecnologías tienen el potencial de mejorar la eficiencia energética y permitir aplicaciones únicas.

He aquí una breve explicación de cada uno:

Celdas Termorradiativas:

Las celdas termorradiativas están diseñadas para capturar y convertir el calor residual en electricidad. Funcionan según el principio de radiación térmica, que es la emisión de radiación electromagnética debido a la temperatura de un objeto. Estas celdas generalmente están diseñadas para emitir radiación en el espectro infrarrojo, mientras absorben selectivamente fotones de fuentes de calor ambiental. Al aprovechar la diferencia de temperatura entre la celda y su entorno, las celdas termorradiativas pueden convertir el calor residual en energía eléctrica utilizable.
La capacidad de recuperar el calor residual utilizando celdas termorradiativas tiene el potencial de mejorar la eficiencia energética en varios procesos industriales, como la generación de energía, la fabricación y los sistemas de recuperación de calor residual.

Células termofotónicas:

Las células termofotónicas están diseñadas para convertir eficientemente el flujo de energía radiante del sol en electricidad. Estas celdas están diseñadas para optimizar la absorción y emisión de fotones para maximizar la conversión de energía.

Pueden lograr esto seleccionando cuidadosamente materiales con propiedades específicas y utilizando superficies nanoestructuradas o recubrimientos de película delgada para mejorar la absorción y emisión de fotones.

Las células termofotónicas tienen como objetivo superar algunas de las limitaciones de las células solares convencionales centrándose en longitudes de onda de luz específicas que coincidan con la banda prohibida de la célula, lo que permite una conversión de energía más eficiente.

Al adaptar la respuesta de la celda a longitudes de onda específicas, las celdas termofotónicas tienen el potencial de lograr mayores eficiencias que las celdas solares tradicionales.

Tanto las células termorradiativas como las termofotónicas aún se encuentran en la etapa experimental de desarrollo, y se están realizando importantes investigaciones para mejorar su eficiencia, escalabilidad y rentabilidad. Estas tecnologías son prometedoras para mejorar la conversión de energía y permitir sistemas energéticos más sostenibles.