Paneles ‘anti solares’: la célula fotovoltaica nocturna que genera electricidad cuando no luce el sol

El desarrollo tecnológico en el sector fotovoltaico está rizando el rizo. Un equipo de científicos se preguntó: ¿Y si las células solares funcionaran de noche? Pues es posible, y la forma en que funciona es bastante sorprendente. De hecho, una célula fotovoltaica especialmente diseñada para ello podría generar hasta 50 vatios de energía por metro cuadrado en condiciones ideales durante la noche, aproximadamente un 25% de lo que puede generar un panel solar convencional durante el día, según el artículo «Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space» publicado por investigadores de la Universidad Davis de California, en la revista ACS Photonics.

Lo han llamado el panel ‘anti solar’, diseñado y creado para que funcione exactamente de la manera opuesta a los que funcionan durante el día.

El director de la investigación y profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de UC Davis, Jeremy Munday, ha señalado que el proceso es similar al funcionamiento de una célula solar normal, pero a la inversa. Un objeto que está caliente en comparación con su entorno irradiará calor como luz infrarroja. Una célula solar convencional es fría en comparación con el sol, por lo que absorbe la luz.

El espacio es muy, muy frío, por lo que si tiene un objeto cálido y lo apunta al cielo, irradiará calor hacia él. Los seres humanos han estado utilizando este fenómeno para la refrigeración nocturna durante cientos de años. En los últimos cinco años, dijo Munday, ha habido mucho interés en los dispositivos que pueden hacerlo durante el día (filtrando la luz solar o apuntando lejos del sol).

Generar energía irradiando calor

Hay otro tipo de dispositivo llamado célula termoradiativa que genera energía al irradiar calor a su entorno. Los investigadores han explorado su uso para capturar el calor residual de los motores.

«Estábamos pensando, ¿qué pasaría si cogiéramos uno de estos dispositivos y lo pusiéramos en un lugar cálido y apuntáramos al cielo», dijo Munday, pues que esa célula termoradiativa apuntada al cielo nocturno emitiría luz infrarroja porque es más cálida que el espacio exterior.

«Una célula solar normal genera energía al absorber la luz solar, lo que hace que aparezca un voltaje a través del dispositivo y que la corriente fluya. En estos nuevos dispositivos, la luz se emite y la corriente y el voltaje van en la dirección opuesta, pero aún se genera poder «, dijo Munday. «Hay que usar diferentes materiales, pero la física es la misma».

El dispositivo también funcionaría durante el día, si tomas medidas para bloquear la luz solar directa o lo alejas del sol. Debido a que este nuevo tipo de célula solar podría funcionar las 24 horas del día, es una opción intrigante para equilibrar la red eléctrica durante el ciclo día-noche.

«En esencia, consiste en tener energía térmica que proviene del Sol y esa célula solar normal capta esa energía a medida que se llega a la Tierra, por lo que básicamente necesita dos cuerpos de temperatura diferentes y alguna forma de convertir esa energía», ha explicado el investigador, «lo que hace este dispositivo nocturno es algo similar, en el que solo se necesita un cuerpo caliente y un cuerpo frío, pero ahora el cuerpo relativamente caliente es la Tierra y el espacio es el cuerpo frío. A medida que este calor fluye de la Tierra a espacio exterior, está quitándolo y convirtiéndolo en energía».

Un panel solar está hecho de silicio y es bueno para capturar la luz que está en gran medida en el espectro visible, pero este dispositivo debería estar hecho de algo que pueda capturar luz de longitud de onda extremadamente larga. Por eso, Munday está buscando aleaciones de mercurio que serían las óptimas para ello y desarrollando prototipos que funcionen.

No son los únicos. Hay otros investigadores que también están estudiando cómo hacer paneles solares o «paneles antisolares», es decir, que generan electricidad por la noche. Investigadores de la Universidad de Stanford publicaron un artículo en la revista Jouele en noviembre que mostraba cómo un generador termoeléctrico que irradia calor al cielo podría generar electricidad.

«A diferencia de los generadores termoeléctricos tradicionales, nuestro dispositivo acopla el lado frío del módulo termoeléctrico a una superficie orientada al cielo que irradia calor al frío del espacio y tiene su lado cálido calentado por el aire circundante, lo que permite la generación de electricidad por la noche», señalaba el artículo.

Las baterías están mejorando a una mayor velocidad a medida que pasan los años, al igual que los paneles solares, por lo que no deberían ser necesarios este tipo de paneles anti solares que puedan generar electricidad por la noche. Sin embargo, si se puede diseñar un sistema que pueda generar energía limpia las 24 horas del día, posiblemente se podría producir más energía de la que se necesita y almacenarla para nuevos usos y servicios.

Fuente: El periódico de la energía.com (03/02/2020)

Autora: Laura Ojea

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