Una nueva ventana solar de doble panel y triple uso: da sombra, aísla y genera energía

Los puntos cuánticos emergen como una alternativa para la tecnología solar que puede ser además “prometedora”. Es lo que piensan en el laboratorio de Los Alamos, en Estados Unidos, donde este material se está empleando para construir una ventana solar de doble panel y de, al menos, triple uso: aportar sombra, aislar el interior, y capturar la energía del sol de diferentes partes del espectro para convertirla en electricidad.

El invento podría traducirse en una bajada en los costes de la energía solar, según sus impulsores. Ese efecto en los precios se basa en la arquitectura de este nuevo colector solar, puesto que emplearía dos capas de puntos cuánticos de bajo coste. Obviamente, en esos puntos está la clave del funcionamiento del equipo. Y en ello se han empleado los expertos, que se han cuidado de que puedan absorber diferentes partes del espectro solar. Ahí, precisamente, está el secreto de la idea.

«La división del espectro solar es la clave», asegura Victor Klimov, responsable de esta investigación. Gracias a  esa división, este avance procesa por separado los fotones con mayor y menor energía. Esta aproximación se traduce en un aumento de la producción de energía. También se han comprobado mejoras en la fotocorriente gracias a la arquitectura elegida.

Para lograr todo lo anterior, se ha trabajado sobre dos tipos de puntos cuánticos. Así, la capa frontal de este colector la conforman puntos cuánticos con iones de manganeso que logran que esta tecnología sea altamente emisiva. Esta parte de la innovación no solo absorbe las porciones azules y ultravioletas del espectro solar, sino que permite acabar con las pérdidas ocasionadas por la propia absorción de los puntos cuánticos.

La estructura de este nuevo sistema se completa con la parte posterior. Esta se compone de una capa de puntos cuánticos a base de cobre, indio y seleniuro que es la que capta el resto del espectro solar. De esta manera, explican los expertos, cuando la absorción se produce, los puntos emiten un fotón en una longitud de onda mayor que es conducida a los marcos de la ventana, donde se colecta la luz y se convierte en electricidad.

Con la mente puesta en servir como complemento a la tecnología fotovoltaica actual, los promotores de estos colectores ven entre sus posibles usos su incorporación a los paneles solares convencionales o su integración en ventanas semitransparentes para edificios. En cualquiera de estos casos, estas soluciones podrían “ofrecer una nueva vía para reducir el coste de la energía solar”, en palabras de Klimov, quien subraya el alto rendimiento de esta innovación a base de puntos cuánticos. Por el momento, según el estudio que el equipo ha publicado en Nature Photonics, el prototipo creado ha logrado una eficiencia de conversión de energía del 3’1%. No obstante, los científicos aseguran que la eficiencia podría dispararse “y alcanzar más del 100%” en estructuras con ventanas de más de 2.500 metros cuadrados.