Un equipo de Berkeley ha batido un nuevo récord en eficiencia térmica fotovoltaica y marca el camino hacia un motor ultraligero capaz de alimentar drones durante días.
Durante los últimos 15 años, la eficiencia de convertir el calor en electricidad se ha estancado en un 23 %. Hoy una brillante intuición ha permitido a un grupo de investigadores dar un paso más, llevándolo al 29%. El objetivo, finalmente concreto, es ahora alcanzar el 50% de eficiencia con un nuevo diseño y el uso aún más inteligente de estos nuevos criterios.
Las implicaciones
La investigación de Berkeley tiene consecuencias directas e importantes en todas las tecnologías que requieren baterías pesadas para funcionar.
La energía fotovoltaica térmica es una fuente alternativa ultraligera que permitirá que una amplia gama de aviones no tripulados vuelen continuamente durante días antes de descargarse. También se puede usar para alimentar sondas espaciales durante siglos, y en el futuro cercano para poder alimentar una casa entera con un generador del tamaño de una envoltura.
El trabajo de los investigadores de UC Berkeley se recopiló en un artículo publicado esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"La energía fotovoltaica térmica es compacta y muy eficiente para una amplia gama de aplicaciones. Desde los que requieren un mínimo de 100 vatios (un pequeño dron) hasta los que requieren 100 megavatios (electricidad para 36.000 hogares)," dado Eli Yablonovich, Profesor de ingeniería eléctrica y ciencias computacionales, así como coautor del estudio.
Como funciona el principio
Según Yablonovitch, estos resultados provienen del trabajo que hizo con sus alumnos y publicó hace 8 años, en 2011. En ese trabajo extremadamente talentoso, la idea era que la clave para mejorar la solar no solo debió absorber más fotones, sino también emitirlos. Al agregar un espejo de alta reflectancia a la parte posterior de una celda fotovoltaica, el equipo rompió el récord de eficiencia, y al perfeccionar la técnica continúa obteniendo resultados.
"Lo que el espejo puede hacer es crear un denso gas fotónico luminiscente infrarrojo dentro de la celda solar. Un fenómeno que aumenta el voltaje". dice Yablonovitch.
El equipo descubrió que la presencia de este espejo puede resolver uno de los mayores desafíos en el campo de la investigación termo-fotovoltaica: cómo usar fotones que tienen muy poca energía para producir electricidad.
Un espejo simplemente los hace "volver" al juego y rebotar en el campo de batalla, involucrándolos en el proceso de generación de energía.
"Un logro nunca antes logrado en la historia con un simple espejo de oro. Ahora agregaremos una capa de electricidad debajo de la del espejo e inmediatamente llevaremos la eficiencia al 36%". dados Luis M. Pazos Fuera, otro de los autores.
Este es un resultado ya extraordinario, y alcanzar un 50% de eficiencia ahora está realmente a nuestro alcance.
Aquí está el estudio: Zunaid Omair et al. Conversión de energía termo fotovoltaica ultraeficiente mediante filtrado espectral de borde de banda, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2019). DOI: 10.1073 / pnas.1903001116
