Las ventanas solares utilizan luz solar externa y luz artificial interna

Un equipo de investigadores de la University College London (UCL) ha desarrollado un prototipo de una célula solar semitransparente que se puede aplicar a los paneles de las ventanas, lo que permite recolectar energía tanto de la luz solar que entra desde el exterior como de la luz artificial dentro de los hogares. La innovación tiene como objetivo capturar energía incluso en días nublados y durante las horas nocturnas cuando se utiliza la iluminación interior. Este avance podría transformar la forma en que los edificios generan energía, convirtiendo las superficies de vidrio previamente no utilizadas en fuentes de energía potenciales. El estudio, titulado MulEstrategia multimodal para células y módulos solares de perovskita semitransparentes eficientes con un rendimiento interno récord, fue publicado en Advanced Energy Materials.

Describe un prototipo semitransparente de un módulo solar basado en perovskita diseñado para ser montado en ventanas. Su limitada transparencia le permite permanecer visible mientras que aún captura la luz, protegiendo así parcialmente los espacios interiores de la luz solar directa. Esta doble función ayuda a reducir la necesidad de aire acondicionado, ahorrando así energía. El prototipo mide solo 30 centímetros por 30 centímetros. Los investigadores utilizaron modelos informáticos para determinar la disposición óptima y el grosor de cada capa dentro del módulo solar, asegurando una relación equilibrada entre la transparencia y la eficiencia.

Al ajustar estos parámetros, lograron un compromiso que mantiene la visibilidad al tiempo que maximiza la conversión de energía. En lugar de usar silicio, que es común en las células solares tradicionales, los investigadores optaron por perovskitas. Estos materiales pueden adaptarse para absorber mejor longitudes de onda específicas de luz artificial, mejorando su capacidad de convertir energía. La capa de perovskita resultante es notablemente delgada, de solo 185 nanómetros de espesor. Eso es aproximadamente 500 veces más delgado que un cabello humano. En comparación, las células solares convencionales basadas en perovskita generalmente tienen capas alrededor de tres a cuatro veces más gruesas.

Para mejorar la eficiencia del módulo solar, los científicos agregaron la molécula 3-Trifluormetil-1H-1,2,4-triazol. Este compuesto estabiliza la estructura cristalina de la perovskita, evitando la rápida degradación y manteniendo el rendimiento del módulo con el tiempo. Además, la molécula reduce los defectos en el material de perovskita, conocidos como trampas, que causan que los electrones queden atrapados y pierdan energía. Esta mejora conduce a una mejor eficiencia general. Lograr la transparencia fue otro desafío. Para abordar esto, los investigadores crearon un electrodo transparente compuesto por dos capas de óxido de molibdeno con una fina capa de oro incrustada dentro de ellas.

Este diseño permite que la luz pase a través de la capa de oro porque las capas de óxido de molibdeno limitan el reflejo. Los módulos de perovskita tradicionales usan una sola capa de oro, haciéndolos opacos. Si bien el nuevo módulo no es completamente transparente, permite que pase alrededor del 30 por ciento de la luz, en comparación con el 80 al 90 por ciento para el vidrio estándar. El módulo demostró un rendimiento impresionante, convirtiendo el 22 por ciento de la luz interior a 1000 lux y el 14 por ciento de la luz solar en electricidad. Para probar la durabilidad, los investigadores envejecieron el material artificialmente bajo iluminación continua durante 300 horas.

Durante este período, el módulo retuvo el 80 por ciento de su eficiencia inicial, lo que sugiere que es lo suficientemente estable para su uso a largo plazo. Actualmente, el equipo de investigación está trabajando en hacer el módulo solar más flexible para que pueda aplicarse a superficies de vidrio curvas o de forma irregular. Su objetivo es ampliar su aplicabilidad más allá de las ventanas planas, permitiendo una integración más amplia en la arquitectura moderna.