Los hologramas podrían contener el secreto para resolver un problema común con los diseños de células solares, permitiendo que las células solares capturen la luz solar que normalmente se desperdicia y aumentando la producción de electricidad hasta en un 5%.
La investigación, publicada recientemente en el Journal of Photonics for Energy, fue dirigida por científicos de la Universidad de Arizona que propusieron el uso de 'colectores de luz holográficos' para dirigir la luz que normalmente se desperdiciaría hacia partes de una célula solar que se pueden convertir la luz del sol en electricidad útil.
El problema que los investigadores estaban tratando de resolver es cómo utilizar partes de las células solares que normalmente no reciben luz solar debido a la forma en que están diseñadas.
Por ejemplo, las superficies de las células solares fotovoltaicas suelen estar modeladas con una rejilla metálica, hecha de cobre recubierto con plata o aluminio y llamadas barras colectoras o 'dedos', en su superficie. Esta rejilla de metal es clave para recolectar la electricidad útil producida en las células solares, pero estos 'dedos' también cubren partes de una célula solar que de otro modo podrían usarse para convertir más luz solar en electricidad.
Los diseñadores de células solares han hecho malabarismos durante mucho tiempo con la necesidad de optimizar el número y el grosor de estas líneas de rejilla metálicas, que pueden aumentar la cantidad de electricidad recolectada de una célula solar, con la necesidad de maximizar la cantidad de superficie de la célula solar descubierta que puede estar expuesta directamente. a la luz del sol para impulsar la producción.
En las células solares disponibles en el mercado, se podría cubrir y volver inactivo entre un cinco y un diez por ciento del servicio de una célula solar como resultado de estas consideraciones de diseño.
Para resolver este problema, el estudiante de doctorado de la Universidad de Arizona, Jianbo Zhao, desarrolló un colector de luz holográfica que se puede incorporar en los diseños de células solares que permite que la luz que de otro modo no se utilizaría se redirija a partes de una célula solar que no están obstruidas por la rejilla metálica.
Zhao trabajó bajo la supervisión del profesor de ingeniería eléctrica e informática y ciencias ópticas, Raymond K. Kostuk, y colaboró con un compañero de estudios de doctorado, Benjamin Chrysler. Los investigadores encontraron que al agregar el colector de luz holográfica a los diseños de células solares, el rendimiento energético total de una célula solar podría mejorarse hasta en un 5%.
Los hologramas especiales permiten que la luz solar se divida en diferentes longitudes de onda y, mediante el uso de un difusor de luz, la luz se puede dirigir hacia partes de una celda solar para convertirla en electricidad.
El editor en jefe del Journal of Photonics for Energy, Sean Shaheen de la Universidad de Colorado Boulder, dijo que la solución propuesta por Zhao era digna de mención porque era una técnica de diseño de bajo costo y fácilmente escalable que produjo una mejora significativa en el rendimiento energético.
“La mejora de aproximadamente un 5% en el rendimiento anual de energía solar que permite esta técnica podría tener un gran impacto cuando se escala a una pequeña fracción de los cientos de gigavatios de energía fotovoltaica que se instalan a nivel mundial”, dijo Shaheen.
“El equipo del profesor Kostuk ha demostrado su enfoque holográfico con un material de bajo costo basado en gelatina, que se fabrica fácilmente en grandes cantidades. Y aunque la gelatina normalmente se deriva del colágeno animal, el progreso en las versiones derivadas de laboratorio ha hecho probable que se puedan utilizar alternativas sintéticas a gran escala ".
Los investigadores encontraron que la adición de materiales holográficos tuvo el mayor impacto en el rendimiento del panel solar cuando los paneles solares se combinaron con un sistema de seguimiento solar, pero aún se podrían lograr mejoras notables en el rendimiento de los paneles estacionarios.
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