Un equipo de científicos de la University College London (UCL) ha creado unas ventanas solares semitransparentes que son capaces de producir electricidad aprovechando tanto la luz del sol como la iluminación artificial de interiores. Este avance tecnológico, difundido por TechXplore, podría transformar las fachadas de los edificios en verdaderas fuentes de energía, funcionando incluso durante la noche, en jornadas nubladas o en espacios cerrados.
El prototipo permite el paso de aproximadamente el 30% de la luz solar, una cifra inferior al 80% o 90% que logra un vidrio común. Sin embargo, a pesar de esta reducción, alcanza una eficiencia de conversión energética del 22% bajo luz interior intensa de 1.000 lux y del 14% con luz solar directa. Para validar su funcionamiento, los investigadores construyeron un panel de 30 por 30 centímetros y verificaron que el dispositivo conserva el 80% de su rendimiento inicial después de 300 horas de iluminación continua en una prueba acelerada de durabilidad.
El estudio, publicado en la revista Advanced Energy Materials, se enfocó en el desarrollo de celdas solares que pueden integrarse en ventanas sin sacrificar completamente la transparencia. El objetivo principal es aprovechar las enormes superficies acristaladas de los edificios modernos, que actualmente no se utilizan para generar energía.
El doctor Mojtaba Abdi-Jalebi, autor principal del estudio e investigador del Instituto para el Descubrimiento de Materiales de la UCL, señaló que, aunque los techos suelen estar equipados con paneles solares, las amplias superficies de vidrio de muchas construcciones contemporáneas siguen siendo un recurso energético desaprovechado. Sobre los resultados, afirmó:
“En nuestro estudio, mostramos que es posible mantener la ventana transparente para que deje pasar la luz mientras se conserva la eficiencia de las celdas solares”.
La perovskita como material clave para captar luz en interiores y exteriores
El fundamento de esta innovación es la perovskita, un material que ya está ganando terreno en la fabricación de paneles solares para exteriores. A diferencia de los paneles tradicionales de silicio, la perovskita puede ajustarse para absorber de manera más eficiente las longitudes de onda específicas de la luz interior. Esta propiedad permitió diseñar una celda que opera tanto en ambientes cerrados como bajo la luz solar directa.
Para lograr un equilibrio entre transparencia y rendimiento, el equipo utilizó modelado por computadora con el fin de determinar la disposición y el espesor óptimos de cada capa del dispositivo. Como resultado, fabricaron una capa de perovskita de apenas 185 nanómetros, un grosor aproximadamente 500 veces menor que el de un cabello humano. En las celdas solares convencionales, esta capa suele ser entre tres y cuatro veces más gruesa.
Los investigadores también incorporaron una molécula denominada 3-trifluoromethyl-1H-1,2,4-triazole para minimizar los defectos en la perovskita, conocidos como “trampas”. Estos defectos pueden atrapar electrones antes de que su energía sea aprovechada, reduciendo la eficiencia. Además, esta misma molécula contribuyó a estabilizar la estructura cristalina del material, evitando su degradación con el tiempo.
El avance incluyó, asimismo, el diseño de un nuevo electrodo transparente. En las celdas solares de perovskita, este componente, encargado de conducir la electricidad hacia el exterior, suele fabricarse con oro, lo que bloquea parcialmente la luz.
Para superar ese obstáculo, los científicos colocaron una capa muy delgada de oro entre dos capas transparentes de óxido de molibdeno. Esta configuración redujo la reflexión y permitió que la luz atravesara el oro con mayor facilidad.
De las superficies planas a vidrios curvos y materiales portátiles
El doctor Abdi-Jalebi indicó que el siguiente paso será escalar la producción y llevar esta tecnología más allá de las superficies planas. En sus palabras:
“La visión a más largo plazo es hacer que los fotovoltaicos semitransparentes sean tan fáciles de integrar como una película para ventanas. A medida que la tecnología madure, estos dispositivos podrían desarrollarse potencialmente como películas flexibles que puedan aplicarse directamente sobre vidrios de vehículos, techos solares y otras superficies transparentes para generar electricidad limpia sin grandes cambios estructurales”.
El primer autor del estudio, Siming Huang, estudiante de doctorado en el Instituto para el Descubrimiento de Materiales de la UCL, destacó otra función del sistema: al bloquear parte de la radiación solar, las celdas actúan de manera similar a los vidrios polarizados. Además, agregó:
“Otra ventaja de esta tecnología es que, al ocultar parte de la luz solar, actúa del mismo modo que las ventanas tintadas, ahorrando una parte de la energía necesaria para mantener fresco el edificio. Esto es especialmente importante en las zonas más cálidas del mundo, que destinan una alta proporción de energía al aire acondicionado”.
Fuente: Infobae