Investigadores están colaborando en el desarrollo de recubrimientos ópticos que podrían extender la vida útil de las celdas fotovoltaicas.
Investigadores estadounidenses han desarrollado una nueva clase de recubrimientos ópticos que podrían hacer que las celdas fotovoltaicas duren seis veces más de lo habitual, lo que a su vez podría reducir el costo de reemplazar las celdas gastadas.
El proyecto es una colaboración entre científicos de la Universidad Case Western Reserve (CWRU) en Ohio y la Universidad de Rochester en Nueva York.
Los recubrimientos ópticos son capas de material depositadas sobre una superficie para reflejar o filtrar la luz en diferentes longitudes de onda. Son una parte integral de casi todos los instrumentos ópticos, desde anteojos hasta telescopios.
Los nuevos recubrimientos se pueden fabricar para reflejar completamente una longitud de onda estrecha que corresponde al rango que produce electricidad de manera eficiente mediante una celda fotovoltaica. Eso significa que los nuevos recubrimientos podrían conducir a una solución de alto rendimiento y bajo costo para la generación de energía solar, dijo Giuseppe Strangi, profesor de física en CWRU.
El problema de la energía fotovoltaica es doble. Los paneles solares producen energía de manera eficiente durante el día, cuando la demanda de energía es relativamente baja, pero no después del atardecer, cuando la demanda sigue siendo alta. Y almacenar la energía generada por los paneles fotovoltaicos puede resultar caro.
Strangi y sus colaboradores crearon un revestimiento novedoso hecho de una película de germanio de 15 nanómetros de espesor (similar al silicio o al estaño) que puede reflejar y transmitir simultáneamente la misma longitud de onda o color, y hacer ambas cosas con un alto grado de claridad.
Los investigadores llaman a esta nueva clase de recubrimientos Fano Resonance Optical Coatings (FROC), en un guiño a Ugo Fano, un físico estadounidense nacido en Italia que trabajó con el científico nuclear Enrico Fermi.
Las resonancias en forma, esencialmente, son un fenómeno en el que se superponen dos ondas de luz, son la base del transporte de ondas de luz y también el desarrollo de esta nueva clase de recubrimientos ópticos.
Los nuevos recubrimientos, además de su capacidad de ajustarse para reflejar la longitud de onda fotovoltaica perfecta, también se pueden hacer para absorber el resto del espectro solar. Eso significa que podrían transferir de manera eficiente esas longitudes de onda al calor. Y almacenar esa energía térmica es relativamente económico, en comparación con almacenar electricidad.
Este enfoque también protegería la celda fotovoltaica del sobrecalentamiento, lo que llevaría a la promesa de un aumento de seis veces en la vida útil de las celdas fotovoltaicas, dijo Strangi. Sin embargo, la aplicación de la energía solar fotovoltaica en este nuevo proceso de manipulación de la óptica de ondas a nanoescala llevará algún tiempo para desarrollarse, señalaron los científicos. Los nuevos avances en los recubrimientos ópticos también podrían conducir a otras aplicaciones, agregaron los investigadores. Recientemente describieron sus hallazgos en Nature Nanotechnology.
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