Cada vez que paseas, emites energía al universo: el calor de la parte superior de tu cabeza se irradia al espacio como luz infrarroja.
Ahora tres ingenieros de Stanford han desarrollado una tecnología que mejora el rendimiento del panel solar al explotar este fenómeno básico. Su invención evita el calor generado por una célula solar bajo la luz solar y lo enfría de una manera que le permite convertir más fotones en electricidad.
El trabajo de Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford, investigador asociado Aaswath P. Raman y candidato doctoral Linxiao Zhu se describe en la edición actual de Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
El descubrimiento del grupo, probado en un tejado de Stanford, aborda un problema que ha afectado a la industria solar durante mucho tiempo: cuanto más calientes se vuelven las células solares, menos eficientes se vuelven para convertir los fotones de luz en electricidad útil.
La solución de Stanford se basa en un material de sílice delgado y estampado colocado encima de una célula solar tradicional. El material es transparente a la luz solar visible que alimenta las células solares, pero captura y emite radiación térmica, o calor, de los rayos infrarrojos.
"Las matrices solares deben estar orientadas hacia el sol para funcionar, a pesar de que ese calor es perjudicial para la eficiencia", dijo Fan. "Nuestra capa térmica permite que la luz solar pase, preservando o incluso mejorando la absorción de la luz solar, pero también enfría la célula al irradiarel calor y la mejora de la eficiencia celular "
Una forma genial de mejorar la eficiencia solar
En 2014, el mismo trío de inventores desarrolló un material ultradelgado que irradiaba calor infrarrojo directamente hacia el espacio sin calentar la atmósfera. Presentaron ese trabajo en Naturaleza , describiéndolo como "enfriamiento radiativo" porque desvía la energía térmica directamente al vacío profundo y frío del espacio.
En su nuevo documento, los investigadores aplicaron ese trabajo para mejorar el rendimiento de la matriz solar cuando el sol está cayendo.
El equipo de Stanford probó su tecnología en un absorbedor solar a medida, un dispositivo que imita las propiedades de una célula solar sin producir electricidad, cubierto con un patrón a escala de micras diseñado para maximizar la capacidad de descargar calor, en elforma de luz infrarroja, hacia el espacio. Sus experimentos mostraron que la superposición permitió que la luz visible pasara a las células solares, pero que también enfrió el absorbedor subyacente hasta 55 grados Fahrenheit.
Para una celda solar de silicio cristalino típica con una eficiencia del 20 por ciento, 55 F de enfriamiento mejoraría la eficiencia absoluta de la celda en más del 1 por ciento, una cifra que representa una ganancia significativa en la producción de energía.
Los investigadores dijeron que las nuevas superposiciones térmicas transparentes funcionan mejor en ambientes secos y claros, que también son sitios preferidos para grandes paneles solares. Creen que pueden escalar las cosas para que las aplicaciones comerciales e industriales sean factibles, tal vez usando litografía de nanoprint, que esuna técnica común para producir patrones a escala nanométrica.
"Esa no es necesariamente la única forma", dijo Raman, coautor del artículo. "Nuevas técnicas y máquinas para fabricar este tipo de patrones continuarán avanzando. Soy optimista".
coches más fríos
Zhu dijo que la tecnología tiene un potencial significativo para cualquier dispositivo o sistema al aire libre que requiera enfriamiento pero que requiera la preservación del espectro visible de la luz solar por razones prácticas o estéticas.
"Digamos que tiene un automóvil que es de color rojo brillante", dijo Zhu. "Realmente le gusta ese color, pero también le gustaría aprovechar cualquier cosa que pueda ayudar a enfriar su vehículo durante los días calurosos. Las superposiciones térmicas pueden ayudarcon enfriamiento pasivo, pero es un problema si no son completamente transparentes "
Esto se debe a que la percepción del color requiere que los objetos reflejen la luz visible, por lo que cualquier superposición necesitaría ser transparente, o bien ajustarse de modo que absorba solo la luz fuera del espectro visible.
"Nuestra superposición térmica de cristal fotónico optimiza el uso de las porciones térmicas del espectro electromagnético sin afectar la luz visible", dijo Zhu, "para que pueda irradiar calor de manera eficiente sin afectar el color".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de Stanford . Original escrito por Glen Martin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :