Las células solares semitransparentes que se pueden
incorporar al vidrio de las ventanas suponen un «cambio de juego» que podría
transformar la arquitectura, la planificación urbana y la generación de
electricidad, según han dicho un grupo de científicos australianos, liderados
por miembros del Centro de Excelencia ARC en Exciton Science, en un artículo
publicado por Nano Energy .
Los investigadores, dirigidos por el profesor Jacek
Jasieniak de Exciton Science y la Universidad de Monash, han logrado producir
células solares de perovskita de próxima generación que generan electricidad y
permiten que la luz pase. Ahora están investigando cómo la nueva tecnología
podría integrarse en productos comerciales con Viridian Glass , el mayor
fabricante de vidrio de Australia.
Esta tecnología transformará las ventanas en generadores de
energía activa, revolucionando potencialmente el diseño del edificio. Según los
investigadores, dos metros cuadrados de ventana solar generarán aproximadamente
tanta electricidad como un panel solar estándar en la azotea. La investigación
también ha sido apoyada por la Agencia Australiana de Energía Renovable (ARENA)
.
La idea de las células solares semitransparentes no es
nueva, pero los diseños anteriores han fallado porque eran muy caros,
inestables o ineficientes.
El profesor Jasieniak y sus colegas del Departamento de
Ciencia e Ingeniería de Materiales de Monash y la Agencia Nacional de Ciencias
de Australia, CSIRO , adoptaron un enfoque diferente. Eligieron un
semiconductor orgánico que se puede convertir en un polímero y lo usaron para
reemplazar un componente común de células solares (conocido como Spiro-OMeTAD),
que muestra una estabilidad muy baja porque desarrolla un recubrimiento acuoso
poco útil.
El sustituto produjo resultados sorprendentes. «La energía
solar en la azotea tiene una eficiencia de conversión de entre 15 y 20%», dijo
Jacek. “Las celdas semitransparentes tienen una eficiencia de conversión del
17%, mientras transmiten más del 10% de la luz entrante, por lo que están en la
zona. Durante mucho tiempo ha sido un sueño tener ventanas que generen
electricidad, y ahora eso parece posible «.
El coautor y científico investigador de CSIRO, Anthony
Chesman , dijo que el equipo ahora está trabajando para ampliar el proceso de
fabricación. «Buscaremos desarrollar un proceso de fabricación de vidrio a gran
escala que pueda transferirse fácilmente a la industria para que los
fabricantes puedan adoptar la tecnología», dijo.
Las ventanas solares serán una bendición para los
propietarios y residentes de edificios, y traerán nuevos desafíos y
oportunidades para arquitectos, constructores, ingenieros y planificadores.
«Hay una compensación», explicó Jacek. “Las células solares pueden hacerse más
o menos transparentes. Cuanto más transparentes son, menos electricidad
generan, por lo que eso se convierte en algo que los arquitectos deben
considerar”.
Agregó que las ventanas solares teñidas en el mismo grado
que las ventanas comerciales acristaladas actuales generarían aproximadamente
140 vatios de electricidad por metro cuadrado.
Es probable que la primera aplicación sea en edificios de
varios pisos. Las grandes ventanas desplegadas en edificios de gran altura son
caras de fabricar. El costo adicional de incorporar las células solares
semitransparentes en ellas será marginal. «¡Pero incluso con el gasto extra, el
edificio obtiene electricidad gratis!», dijo Jacek.
“Estas células solares significan un gran cambio en la forma
en que pensamos acerca de los edificios y su funcionamiento. Hasta ahora, cada
edificio ha sido diseñado asumiendo que las ventanas son fundamentalmente
pasivas. Ahora producirán electricidad activamente. Los planificadores y
diseñadores podrían incluso tener que reconsiderar cómo posicionan los
edificios en los sitios, para optimizar cómo las paredes captan el sol».
El autor principal, Jae Choul Yu , también de Exciton
Science y Monash, agregó que se obtendrían más ganancias de eficiencia a partir
de investigaciones adicionales. «Nuestro próximo proyecto es un dispositivo en
tándem», dijo. «Utilizaremos células solares de perovskita como capa inferior y
células solares orgánicas como superior».
En cuanto a cuándo estarán en el mercado las primeras
células solares semitransparentes comerciales, «eso dependerá de cuán exitoso
sea el escalado de la tecnología, pero nuestro objetivo es llegar allí dentro
de 10 años», dijo Jacek.
Jatin Khanna, gerente de Operaciones de Viridian Glass,
agregó: «El desarrollo de tales ventanas solares presenta una oportunidad que
podría traducirse en nuevas innovaciones y tecnologías de vidrio en el futuro».