Investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado una aleación que puede capturar la luz infrarroja, que podría duplicar la cantidad de energía que los paneles solares pueden convertir.
Una vista aérea de los espejos solares de la planta de energía solar concentrada Noor 1 (CSP), a unos 20 kilómetros de la ciudad de Ouarzazate, en el centro de Marruecos, el 4 de febrero de 2016. Noor 1 es una de las plantas solares más grandes del mundo , Que es la primera etapa de un proyecto más amplio diseñado para impulsar la producción de energía renovable en Marruecos.|Fadel Senna / AFP / Getty Images
Investigadores de la Universidad de Michigan han hecho lo que dicen es un gran avance en la tecnología de energía solar: una nueva aleación que captura la luz infrarroja cercana.
Los hallazgos publicados en la revista Applied Physics Letters , publicados en la misma revista del año pasado, podrían mejorar la química de los paneles fotovoltaicos, lo que permitiría a los fabricantes eliminar el berilio tóxico de los dispositivos.
Juntos, los descubrimientos harían el llamado “concentrador fotovoltaico” que podría ser más del doble de eficiente y 30 por ciento más barato que los paneles solares tradicionales, dijeron los investigadores. Los paneles comprados en tiendas sólo convierten alrededor del 15 por ciento de la energía solar, dijeron. Concentración fotovoltaica, por otro lado, tienen tasas de conversión del 50 por ciento.
“Las implicaciones son que usted podría tener un aumento en la eficiencia y una reducción en el costo a través de estas dos innovaciones para el despliegue a gran escala de fotovoltaicos concentradores en la Tierra”, dijo Rachel Goldman, profesor de ciencia de materiales en Michigan y un coautor Sobre los estudios.
En la actualidad, los paneles solares no captan la luz infrarroja que es invisible a simple vista.
Pero Goldman y sus colegas mezclaron un cóctel de arsénico, arseniuro de galio, nitrógeno, bismuto y un material ahora utilizado en paneles solares, silicio, para crear una capa de productos químicos de unos pocos micrones de espesor que podrían rociar sobre células fotovoltaicas para aprovechar la energía infrarroja .Un micrón es alrededor de .00004 pulgadas.
“Magic ‘no es una palabra que usamos a menudo como científicos de materiales”, dijo Goldman en un comunicado. “Pero eso es lo que sentí cuando finalmente lo hicimos bien”.
La otra innovación consiste en simplificar el proceso de fabricación de semiconductores, o los compuestos químicos que convierten la luz en electricidad en paneles solares.
Actualmente, el silicio es el semiconductor rutinariamente utilizado en paneles solares. Sin embargo, no actúa solo. Fabricantes de paneles solares añaden otros productos químicos para el silicio al que se refiere como “impurezas” o “dopantes” para determinar cómo funciona como un semiconductor.
Los científicos han sabido durante años que el arseniuro de galio – una combinación de metal galio y arsénico – era potencialmente un semiconductor más eficiente. Sin embargo, para los dopantes, los semiconductores de arseniuro de galio necesitan silicio y berilio. Un componente de las armas nucleares, el berilio es 10 veces más caro que los dopantes de silicio y carcinógeno si se maneja mal.
Goldman, Richard Field, estudiante de posgrado en física de la Universidad de Michigan, y otros descubrieron cómo eliminar el berilio al reducir los niveles de arsénico en la mezcla de dopantes en arseniuro de galio. Como resultado, los dopantes de silicio desempeñaron el papel del berilio en el semiconductor, comportamiento que los investigadores denominaron “ambidiestro atómico”.
Eliminar el berilio haría que los paneles solares de arseniuro de galio sean más prácticos para los consumidores. “Dado que está utilizando menos material para hacer básicamente lo mismo, reduciría el costo”, dijo Field, que ahora es ingeniero principal de NanoFlex Power Corporation, una empresa con sede en Ann Arbor que trabaja en tecnología solar.
Los ingenieros todavía necesitan tomar los resultados de los investigadores para desarrollar nuevos paneles solares para el mercado de masas, pero esperaban que su trabajo pudiera inaugurar una nueva generación de mejores colectores de energía solar en hogares de todo el mundo.
“Una vez que tienes silicio y lo optimizas, lo optimizas”, dijo Field. “Con arseniuro de galio, puede agregar más cosas, puede ajustar cosas. Hay mucho más que puedes hacer.
La Fundación Nacional de la Ciencia y la Oficina del Departamento de Energía de los Estados Unidos contribuyeron con fondos para el estudio sobre la luz infrarroja. La National Science Foundation ayudó a financiar la investigación sobre silicona y los dopantes de berilio publicados el año pasado.
Por: John Dyer