Las nuevas células «solares» reflejan el 99% de la energía que no pueden convertir en electricidad y podrían ayudar a reducir el precio de almacenar energía renovable en forma de calor, así como de recoger el calor residual de los tubos de escape y las chimeneas.
Conocido informalmente como «sol en una caja«, almacena la generación extra de energía eólica y solar en un banco de calor.
Este enfoque de almacenamiento de energía a escala de red está recibiendo un amplio interés porque se estima que es diez veces más barato que el uso de baterías.
Andrej Lenert, profesor asistente de ingeniería química.
Las partes más caras de estos sistemas son los paneles fotovoltaicos que convierten el calor almacenado en electricidad.
Comparados con los paneles solares convencionales que convierten la luz, en lugar del calor, en electricidad, los fotovoltaicos térmicos son capaces de aceptar fotones de menor energía – paquetes de luz o calor – porque la fuente de calor está a una temperatura más baja que la del sol. Para maximizar la eficiencia, los ingenieros han estado buscando reflejar los fotones de muy baja energía de vuelta al banco de calor. De esta manera, la energía es reabsorbida y tiene otra oportunidad de ser empaquetada en un fotón de mayor energía que produce electricidad.
«Es un trabajo de reciclaje«, dijo Steve Forrest, el Profesor Universitario Distinguido Peter A. Franken de Ingeniería y el Profesor Paul G. Goebel de Ingeniería. «La energía emitida por el banco de calor tiene más de 100 posibilidades de ser absorbida por la célula solar antes de que se pierda.«
La termofotovoltaica convencional con respaldo de oro refleja el 95% de la luz que no puede absorber, no está mal, pero si se pierde el 5% de la luz con cada rebote, esa luz tiene en promedio 20 posibilidades de ser re-emitida en un fotón con suficiente energía para ser convertida en electricidad.
Aumentar el número de oportunidades significa mayores voltajes y menos energía perdida mientras se saca la electricidad.
Para mejorar la reflectividad, el equipo añadió una capa de aire entre el semiconductor -el material que convierte los fotones en electricidad- y el respaldo de oro. El oro es un mejor reflector si la luz lo golpea después de viajar en el aire, en lugar de venir directamente del semiconductor.
No estaba claro al principio si esta estructura ‘puente aéreo’, con un tramo tan largo y sin ningún tipo de soporte mecánico en el medio, podría ser construida con alta precisión y sobrevivir a múltiples y duros procesos de fabricación.
Pero lo hizo… y muy rápido.
Ahora buscan la forma de aumentar la eficiencia aún más, añadiendo «nueves» adicionales al porcentaje de fotones reflejados. Por ejemplo, aumentar la reflectividad al 99,9% daría al calor 1.000 posibilidades de convertirse en electricidad.
El estudio se titula «Utilización casi perfecta de los fotones en una célula termofotovoltaica de puente aéreo«. La U-M ha solicitado la protección de una patente y está buscando socios comerciales para llevar la tecnología al mercado.
Más información: news.umich.edu
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