El profesorado del Instituto Masdar forma parte de un equipo colaborativo de investigadores que ha descubierto una forma novedosa de aumentar significativamente la cantidad de luz solar que un absorbente solar puede convertir en calor. Al convertir más calor de la energía solar que llega a la superficie de la Tierra enDe manera económica, el absorbedor solar puede ayudar a que las tecnologías sostenibles que dependen del calor solar, como las tecnologías térmicas solares, sean más eficientes y asequibles.
"Nuestro equipo de investigación ha desarrollado una técnica de fabricación simple y rentable para crear absorbentes solares que pueden aprovechar una mayor proporción del espectro solar, aumentando así su eficiencia, al tiempo que mantienen bajos niveles de emisiones", dijo el Dr. TieJun del Instituto MasdarZhang, profesor asistente de ingeniería mecánica y de materiales.
El Dr. Zhang fue coautor del artículo que describe esta investigación, que se publicó el mes pasado en la revista Materiales ópticos avanzados , con un equipo de investigadores del Instituto Masdar y el Instituto Tecnológico de Massachusetts MIT.
El Dr. Nicholas X. Fang, profesor de Ingeniería Mecánica en el MIT y co-investigador principal del proyecto, dijo: "Estamos muy entusiasmados de que esta colaboración del Instituto MIT-Masdar haya llevado a nuevas ideas en el campo emergente de la plasmónica, quecuantifique las interacciones entre el campo electromagnético y los electrones libres en un metal. Al atrapar la luz solar con plasmónicos, el absorbedor solar desarrollado por nuestro equipo puede alcanzar niveles de eficiencia más altos. Esperamos probar la eficiencia general de conversión solar de los materiales de recubrimiento en el próximopaso de nuestra investigación "
El trabajo contribuye a un proyecto de investigación más grande del Instituto Masdar-MIT, cuyo objetivo es desarrollar una planta de energía eléctrica combinada con energía solar y un sistema de enfriamiento.
La novedosa técnica de fabricación del equipo consiste en diseñar un absorbedor solar con pequeños orificios con diámetros inferiores a 400 nanómetros que es aproximadamente 200 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano, cortar el absorbedor a intervalos regulares.
Los pequeños agujeros penetran en todo el absorbedor mejorando en gran medida el rango de energía solar que puede ser absorbida. Cerca del 90% de todas las longitudes de onda de la luz que llegan a la superficie de la Tierra son absorbidas por el absorbente con diseño de nano-agujeros. A diferencia de los absorbedores solares tradicionales, este absorbente requiere muy poco material y consta de solo dos capas: una película semiconductora y una capa metálica reflectante, con un espesor total de 170 nanómetros.
"Esta idea se puede aplicar a la mayoría de los absorbedores solares convencionales. Con este patrón único, los absorbedores se pueden aumentar para recolectar más energía solar de las regiones ultravioleta y visibles del espectro electromagnético", dijo el Dr. Jin You, investigador postdoctoral del Instituto MasdarLu, quien es el autor principal del artículo junto con el investigador postdoctoral del MIT Dr. Sang Hoon Nam.
Para optimizar la eficiencia de un absorbedor solar, es deseable maximizar la absorción solar y reducir la radiación térmica del calor del absorbente. Sin embargo, es difícil crear un absorbente solar que pueda absorber un alto nivel de luz solar mientras se mantiene una baja temperaturapérdidas de radiación. A medida que el absorbedor solar absorbe más energía, su temperatura aumenta, lo que hace que pierda energía en forma de radiación térmica.
El punto dulce de un absorbedor solar es el punto en el que se absorben los niveles óptimos de luz solar con la menor cantidad de energía que escapa a la atmósfera a través de la radiación. El Dr. Lu cree que pueden haber encontrado este punto dulce.
"Al aprovechar los revestimientos y patrones de película ultradelgada, podemos maximizar el espectro de absorción mientras mantenemos los niveles de emisión del absorbedor solar bastante bajos", explicó el Dr. Lu.
El equipo ahora está trabajando para optimizar el sistema con metales alternativos para la capa metálica reflectante, como aluminio, cobre o plata, lo que reducirá aún más los costos del absorbente solar.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Masdar de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :