Investigadores Desarrollan Ventanas Solares De Doble Panel Que Generan Electricidad

Los investigadores crean ventanas solares de doble panel que generan electricidad

Los investigadores de Los Alamos National Laboraotry están creando ventanas solares de doble panel que generan electricidad con mayor eficiencia y también crean sombra y aislamiento. Todo es posible gracias a una nueva arquitectura de ventana que utiliza dos capas diferentes de puntos cuánticos de bajo costo ajustados para absorber diferentes partes del espectro solar. El enfoque complementa la tecnología fotovoltaica existente agregando colectores de luz solar de alta eficiencia a los paneles solares existentes o integrándolos como ventanas semitransparentes en la arquitectura de un edificio.

Utilizando dos tipos de puntos cuánticos de “diseñador”, los investigadores están creando ventanas solares de doble panel que generan electricidad con mayor eficiencia y crean sombra y aislamiento en buena medida. Todo es posible gracias a una nueva arquitectura de ventana que utiliza dos capas diferentes de puntos cuánticos de bajo costo ajustados para absorber diferentes partes del espectro solar.

“Debido al sólido rendimiento que podemos lograr con materiales procesables en solución de bajo costo, estas ventanas de doble panel basadas en puntos cuánticos y los concentradores solares luminiscentes aún más complejos ofrecen una nueva forma de reducir el costo de la electricidad solar, ”Dijo el investigador principal Victor Klimov. “El enfoque complementa la tecnología fotovoltaica existente agregando colectores de luz solar de alta eficiencia a los paneles solares existentes o integrándolos como ventanas semitransparentes en la arquitectura de un edificio”.

La clave de este avance es la “división del espectro solar”, que permite procesar por separado fotones solares de mayor y menor energía. Los fotones de mayor energía pueden generar un fotovoltaje más alto, lo que podría aumentar la potencia de salida general. Este enfoque también mejora la fotocorriente, ya que los puntos utilizados en la capa frontal están prácticamente “libres de reabsorción”.

Para lograr esto, el equipo de Los Alamos incorpora en puntos cuánticos iones de manganeso que sirven como impurezas altamente emisoras. La luz absorbida por los puntos cuánticos activa estas impurezas. Después de la activación, los iones de manganeso emiten luz a energías por debajo del inicio de la absorción de puntos cuánticos. Este truco permite la eliminación casi completa de las pérdidas debidas a la autoabsorción de los puntos cuánticos.

Para transformar una ventana en un colector de luz solar luminiscente en tándem, el equipo de Los Alamos deposita una capa de puntos cuánticos dopados con manganeso altamente emisores en la superficie del panel de vidrio frontal y una capa de puntos cuánticos de seleniuro de cobre e indio en la superficie del panel posterior . La capa frontal absorbe las porciones azul y ultravioleta del espectro solar, mientras que el resto del espectro es recogido por la capa inferior.

Después de la absorción, el punto vuelve a emitir un fotón a una longitud de onda más larga, y luego la luz reemitida es guiada por una reflexión interna total hacia los bordes de vidrio de la ventana. Allí, las células solares integradas en el marco de la ventana recogen la luz y la convierten en electricidad.

Publicación: Kaifeng Wu, et al., “Concentradores solares luminiscentes en tándem basados ​​en puntos cuánticos diseñados”, Nature Photonics, 2018; DOI 10.1038 / s41566-017-0070-7

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