Las células solares semitransparentes que se pueden incorporar al vidrio de las ventanas suponen un "cambio de juego" que podría transformar la arquitectura, la planificación urbana y la generación de electricidad, según han dicho un grupo de científicos australianos, liderados por miembros del Centro de Excelencia ARC en Exciton Science, en un artículo publicado por Nano Energy .
Los investigadores, dirigidos por el profesor Jacek Jasieniak de Exciton Science y la Universidad de Monash, han logrado producir células solares de perovskita de próxima generación que generan electricidad y permiten que la luz pase. Ahora están investigando cómo la nueva tecnología podría integrarse en productos comerciales con Viridian Glass , el mayor fabricante de vidrio de Australia.
Esta tecnología transformará las ventanas en generadores de energía activa, revolucionando potencialmente el diseño del edificio. Según los investigadores, dos metros cuadrados de ventana solar generarán aproximadamente tanta electricidad como un panel solar estándar en la azotea. La investigación también ha sido apoyada por la Agencia Australiana de Energía Renovable (ARENA) .
La idea de las células solares semitransparentes no es nueva, pero los diseños anteriores han fallado porque eran muy caros, inestables o ineficientes.
El profesor Jasieniak y sus colegas del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Monash y la Agencia Nacional de Ciencias de Australia, CSIRO , adoptaron un enfoque diferente. Eligieron un semiconductor orgánico que se puede convertir en un polímero y lo usaron para reemplazar un componente común de células solares (conocido como Spiro-OMeTAD), que muestra una estabilidad muy baja porque desarrolla un recubrimiento acuoso poco útil.
El sustituto produjo resultados sorprendentes. "La energía solar en la azotea tiene una eficiencia de conversión de entre 15 y 20%", dijo Jacek. “Las celdas semitransparentes tienen una eficiencia de conversión del 17%, mientras transmiten más del 10% de la luz entrante, por lo que están en la zona. Durante mucho tiempo ha sido un sueño tener ventanas que generen electricidad, y ahora eso parece posible ".
El coautor y científico investigador de CSIRO, Anthony Chesman , dijo que el equipo ahora está trabajando para ampliar el proceso de fabricación. "Buscaremos desarrollar un proceso de fabricación de vidrio a gran escala que pueda transferirse fácilmente a la industria para que los fabricantes puedan adoptar la tecnología", dijo.
Las ventanas solares serán una bendición para los propietarios y residentes de edificios, y traerán nuevos desafíos y oportunidades para arquitectos, constructores, ingenieros y planificadores. "Hay una compensación", explicó Jacek. “Las células solares pueden hacerse más o menos transparentes. Cuanto más transparentes son, menos electricidad generan, por lo que eso se convierte en algo que los arquitectos deben considerar”.
Agregó que las ventanas solares teñidas en el mismo grado que las ventanas comerciales acristaladas actuales generarían aproximadamente 140 vatios de electricidad por metro cuadrado.
Es probable que la primera aplicación sea en edificios de varios pisos. Las grandes ventanas desplegadas en edificios de gran altura son caras de fabricar. El costo adicional de incorporar las células solares semitransparentes en ellas será marginal. "¡Pero incluso con el gasto extra, el edificio obtiene electricidad gratis!", dijo Jacek.
“Estas células solares significan un gran cambio en la forma en que pensamos acerca de los edificios y su funcionamiento. Hasta ahora, cada edificio ha sido diseñado asumiendo que las ventanas son fundamentalmente pasivas. Ahora producirán electricidad activamente. Los planificadores y diseñadores podrían incluso tener que reconsiderar cómo posicionan los edificios en los sitios, para optimizar cómo las paredes captan el sol".
El autor principal, Jae Choul Yu , también de Exciton Science y Monash, agregó que se obtendrían más ganancias de eficiencia a partir de investigaciones adicionales. "Nuestro próximo proyecto es un dispositivo en tándem", dijo. "Utilizaremos células solares de perovskita como capa inferior y células solares orgánicas como superior".
En cuanto a cuándo estarán en el mercado las primeras células solares semitransparentes comerciales, "eso dependerá de cuán exitoso sea el escalado de la tecnología, pero nuestro objetivo es llegar allí dentro de 10 años", dijo Jacek.
Jatin Khanna, gerente de Operaciones de Viridian Glass, agregó: "El desarrollo de tales ventanas solares presenta una oportunidad que podría traducirse en nuevas innovaciones y tecnologías de vidrio en el futuro".
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