cómo los paneles solares transparentes + “quantum dots” podrían recolectar energía a escala arquitectónica

Imaginemos un rascacielos de cristal que, en lugar de usar energía, se erige como fuente de energía para todo el edificio. Aunque esto suena a una ciudad del futuro, recientes desarrollos indican que pronto podría ser una realidad –al menos en parte. La clave está en la creación de células solares transparentes que, cuando se coloquen entre los paneles de ventanas de doble acristalamiento, recojan discretamente la energía del sol. Sin embargo, un desafío importante para los científicos es maximizar la eficiencia energética de la célula sin comprometer la transparencia. 

imagen por Robert Coelius, Michigan Engineering Communications & Marketing (también imagen principal)

En agosto de 2020, un equipo liderado por investigadores de la Universidad de Michigan estableció un nuevo récord de eficiencia para las células solares transparentes y neutras en color. El equipo logró un 8,1% de eficiencia y un 43,3% de transparencia con un diseño orgánico o basado en carbono en lugar del silicio convencional. Mientras que las celdas tienen un ligero tinte verde, el equipo dice que se parecen mucho más al gris de las gafas de sol y las ventanas de los autos.

“Las ventanas que están en la fachada de cada edificio, son un lugar ideal para las células solares orgánicas porque ofrecen algo que el silicio no puede, que es una combinación de muy alta eficiencia y muy alta transparencia visible”, explica Stephen Forrest, el distinguido profesor de ingeniería de la Universidad Peter A. Franken y Paul G. Goebel, también profesor de ingeniería. Forrest dirigió un equipo que incluyó investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad Soochow en China y el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC.

imagen por Robert Coelius, Michigan Engineering Communications & Marketing

Los edificios con fachadas de cristal habitualmente tienen un revestimiento en ellos que refleja y absorbe parte de la luz, para reducir el brillo y la calefacción dentro del edificio. En lugar de desechar esa energía, los paneles solares transparentes podrían usarla para satisfacer algunas de las necesidades de electricidad del edificio. Las células solares transparentes se miden por su eficiencia de utilización de la luz, que describe cuánta energía de la luz que golpea la ventana está disponible como electricidad o como luz transmitida en el lado interior. Las anteriores células solares transparentes tienen eficiencias de utilización de la luz de aproximadamente 2-3%, lo que pone el récord de 8.1% de eficiencia en contexto.

imagen cortesía de UbiQD

Mientras tanto, UbiQD, una empresa de materiales avanzados con sede en Nuevo México, continúa su desarrollo de paneles solares transparentes que son indistinguibles del vidrio normal. La compañía utiliza puntos cuánticos –partículas microscópicas que manipulan la luz– para obtener energía solar. También se pueden integrar con ventanas. “Imaginamos un mundo en el que la captación de la luz solar sea omnipresente, un futuro en el que nuestras ciudades funcionen con vidrio cuántico teñido con puntos sobre rascacielos”, dijo Hunter McDaniel, fundador y CEO de UbiQD, en 2017.

“Las quantum dots (QDs) son ‘nano’ partículas de material tan diminutas que se necesitarían unas 100.000 para abarcar tu uña”, explica el equipo de UbiQD. “Debido a su pequeño tamaño, estos materiales son especialmente ventajosos debido a que tienen una eficiencia notablemente alta y fotoluminiscencia ajustable al tamaño (PL, emisión de luz, por sus siglas en inglés) en una amplia gama de colores.”

imagen cortesía de UbiQD

En mayo de 2020, UbiQD se asoció con Nanosys, el fabricante de los puntos cuánticos, para desarrollar películas luminiscentes para invernaderos. Instalado sobre las plantas de un invernadero, “UbiGro” es una capa de luz que ayuda a las plantas a obtener más del sol. El método utiliza la fluorescencia para crear un espectro de luz más óptimo para los cultivos, convirtiendo las porciones subutilizadas de la luz solar en luz naranja más fotosintéticamente eficiente, aquella que las plantas anhelan.