Una investigación ha logrado producir células solares de perovskita de nueva generación que generan electricidad al tiempo que permiten el paso de la luz
Unas células solares semitransparentes que pudieran incorporarse al vidrio de las ventanas serían una revolución que podría transformar la arquitectura, la planificación urbana y la generación de electricidad, dicen los científicos australianos en un artículo aparecido en la revista Nano Energy.
Los investigadores, dirigidos por el profesor Jacek Jasieniak de la Universidad de Monash, han logrado producir células solares de perovskita de nueva generación que generan electricidad al tiempo que permiten el paso de la luz. Ahora están investigando cómo la nueva tecnología podría incorporarse 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 de los edificios. Dos metros cuadrados de ventana solar, dicen los investigadores, generarán tanta electricidad como un panel solar estándar de techo.
La investigación también fue apoyada por la Agencia Australiana de Energía Renovable (ARENA).
La idea de las células solares semitransparentes no es nueva, pero los diseños anteriores habían fracasado porque eran muy caras, inestables o ineficientes.
El profesor Jasieniak y sus colegas del Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería de Monash y la agencia científica nacional de Australia, CSIRO, utilizaron un enfoque diferente.
Utilizaron un semiconductor orgánico que puede convertirse en un polímero y lo utilizaron para reemplazar un componente de las células solares de uso común (conocido como Spiro-OMeTAD), que muestra una estabilidad muy baja porque desarrolla una capa acuosa poco útil. El sustituto produjo resultados sorprendentes.
"Un techo solar tiene una eficiencia de conversión de entre el 15 y el 20%", dijo Jacek. "Las células semitransparentes tienen una eficiencia de conversión del 17%, mientras siguen transmitiendo más del 10% de la luz entrante, por lo que están justo en la zona. Ha sido un sueño durante mucho tiempo tener ventanas que generen electricidad, y ahora eso parece posible".
El coautor y científico investigador del CSIRO, el Dr. Anthony Chesman, dijo que el equipo está trabajando ahora en la ampliación del proceso de fabricación.
"Buscaremos desarrollar un proceso de fabricación de vidrio a gran escala que pueda ser fácilmente transferido a la industria para que los fabricantes puedan adoptar la tecnología fácilmente", dijo.
Las ventanas solares serán una gran ayuda para los propietarios y residentes de los edificios, y traerán nuevos desafíos y oportunidades para los arquitectos, constructores, ingenieros y planificadores.
"Existe una compensación", explicó el profesor Jasieniak, "Las células solares pueden hacerse más o menos transparentes. Cuanto más transparentes son, menos electricidad generan, así que eso se convierte en algo que los arquitectos deben considerar".
Añadió que las ventanas solares tintadas en el mismo grado que las actuales ventanas comerciales acristaladas generarían unos 140 vatios de electricidad por metro cuadrado.
Es probable que la primera aplicación sea en edificios de varios pisos.
Las grandes ventanas instaladas en edificios de gran altura son caras de hacer. El coste adicional de incorporar las células solares semitransparentes en ellas será marginal.
"¡Pero incluso con el gasto extra, el edificio obtiene su electricidad gratis!", dijo el profesor Jasieniak.
"Estas células solares significan un gran cambio en la forma de pensar sobre los edificios y su funcionamiento. Hasta ahora cada edificio ha sido diseñado bajo el supuesto de que las ventanas son fundamentalmente pasivas. Ahora producirán activamente electricidad. Los planificadores y diseñadores podrían incluso tener que reconsiderar la forma en que orientan los edificios, para optimizar la forma en que las paredes atrapen el sol".
El autor principal, el Dr. Jae Choul Yu, añadió que se obtendrían más ganancias de eficiencia con más investigación.
"Nuestro próximo proyecto es un dispositivo en tándem", dijo. "Usaremos células solares de perovskita como capa inferior y células solares orgánicas como capa superior".
En cuanto a cuándo saldrán al mercado las primeras células solares semitransparentes comerciales, "eso dependerá del éxito que tenga la ampliación de la tecnología, pero nuestro objetivo es llegar a ello en un plazo de 10 años", dijo el profesor Jasieniak.
Jatin Khanna, Director de Operaciones de Viridian Glass, añadió: "El desarrollo de estas ventanas solares presenta una oportunidad que podría traducirse en que se pongan en marcha nuevas innovaciones y tecnologías del vidrio".
