Los investigadores de todo el mundo están encontrando formas de colorear los paneles solares para hacerlos más aceptables para los usuarios finales exigentes.
Los paneles solares se han convertido en una de las señas de identidad tecnológicas de la sociedad moderna. Los paneles negros rectangulares se encuentran en un número cada vez mayor de techos de casas y edificios comerciales y en campos de granjas solares que sirven a comunidades enteras. Pero, ¿y si no te gusta el negro?
Los paneles solares en colores alternativos han estado disponibles durante algún tiempo, pero los paneles coloridos han sido costosos y significativamente menos eficientes que los del negro tradicional. Sin embargo, eso puede estar cambiando a medida que se desarrollan nuevas tecnologías para hacer que la energía solar sea más colorida.
¿Por qué los paneles solares son negros?
Los paneles solares son negros porque ese es el color natural del silicio después de haber sido fabricado en un panel solar. En realidad, las células solares monocristalinas, donde cada célula solar está hecha de un solo cristal de silicio, son negras. Estos son los paneles solares comerciales más eficientes y el color negro de las células les ayuda a absorber la mayor cantidad de energía.
Algunas celdas solares comerciales son de color azulado; están hechas de silicio policristalino con una sola celda que contiene varios cristales individuales. El color azul resulta de cómo los cristales interactúan con la luz solar. Debido a que hay múltiples cristales, la conducción de electrones es más lenta y las células policristalinas son menos eficientes que los tipos monocristalinos, pero pueden ser algo más económicas.
Desde una perspectiva de ingeniería, hacer paneles solares coloridos puede parecer frívolo. Sin embargo, a algunos clientes les desaniman las grandes extensiones de paneles negros, o las empresas pueden estar buscando colores de panel que se mezclen con el tema de un edificio o el logotipo de la empresa. Algunas asociaciones de propietarios locales también pueden tener reglas con respecto a los colores que se pueden usar para los techos, por lo que proporcionar paneles solares en colores que no sean el negro o el azul podría ser una solución.
Recuerde que Henry Ford dijo que su automóvil Modelo T podía adquirirse “en cualquier color, siempre que fuera negro”. Al ofrecer solo un tono, Ford pudo hacer que su línea de producción fuera más eficiente, reduciendo drásticamente el precio de su Modelo T. Eventualmente, incluso el iconoclasta Henry Ford se inclinó ante la presión de los clientes y ofreció el Modelo T en una variedad de colores.
Los paneles solares de color sacrifican significativamente la eficiencia
Inicialmente, cuando los clientes querían paneles solares que no fueran negros o con un tinte azulado, los fabricantes especializados estaban dispuestos a complacerlos recubriéndolos con una pintura o tinte translúcido. Esto no solo hizo que los paneles fueran más caros sino que, al bloquear parte de la luz que llegaba a los paneles, también redujo la eficiencia del panel solar, a veces hasta en un 45 por ciento.
Reducir la cantidad de energía que puede producir un panel solar aumenta el tiempo necesario para pagar el costo de los paneles y su instalación, por lo que este método de colorear los paneles solares no fue una buena idea. Además, los revestimientos y tintes se desvanecerían durante los 15 a 20 años de vida útil del panel solar, lo que provocaría una pérdida de atractivo estético.
Scattering de luz para producir color en paneles solares
Investigadores de los Países Bajos han desarrollado células solares de color verde brillante integrando las células solares de silicio con nanodispersores dieléctricos formados por nanocilindros de silicio cristalino impresos en la superficie de la célula solar. Los cilindros tienen entre 100 y 120 nanómetros (nm) de ancho y 240 nm de alto. Dispersan la luz de una manera que produce un color verde en un rango de ángulos (8° a 75°) y resultan en una pérdida de solo 10-11 por ciento en eficiencia.
Los nanotubos de silicio que se imprimen en la superficie de los paneles se pueden ajustar para cambiar la forma en que se dispersa la luz para producir diferentes colores. Debido a que se pueden crear los colores primarios rojo, verde y azul, también se puede crear casi cualquier otro color en los paneles.
Estructuras de superficie
Un grupo de la Universidad de Hong Kong en China también está analizando las fuentes estructurales de color en la superficie de los paneles solares. El equipo ha aprovechado las formas microscópicas que solo reflejan una porción de luz estrecha y selectiva, produciendo un color.
El equipo roció una fina capa desordenada de esferas de sulfuro de zinc microscópicas dieléctricas, un material al que llamaron vidrio fotónico, sobre las superficies de las células solares. La mayor parte de la luz pasa a través del cristal fotónico, sin embargo, se reflejaron colores selectivos en función del tamaño de las esferas. Los investigadores crearon paneles solares con tonos azules, verdes y morados y solo redujeron la eficiencia en aproximadamente un 1 por ciento.
Usando pruebas de durabilidad estándar, el equipo de Hong Kong también descubrió que los paneles solares fabricados con una capa de vidrio fotónico mantuvieron su color y rendimiento. El equipo está buscando cómo hacer que los colores sean más vibrantes y saturados y producir una gama más amplia de colores, además de ampliar las técnicas de fabricación.
Tejas solares Tesla
Yendo en una dirección diferente, en 2017 Tesla anunció que produciría paneles solares que parecen tejas regulares. Reemplazando las tejas tradicionales, la compañía inicialmente indicó que las tejas estarían disponibles en varias texturas e insinuó que también se producirían varios colores. Eso no ha sucedido ya que las tejas solares Tesla actualmente disponibles comercialmente están disponibles solo en azul y azul oscuro, y negro y solo en una textura suave. Los paneles solares estándar de Tesla, por el momento, solo están disponibles en color negro.
Ventanas solares
Los edificios residenciales y comerciales usan el 74 por ciento de toda la electricidad y el 39 por ciento de toda la energía. El calor generado por la luz del sol que entra por las ventanas crea la mayor necesidad de aire acondicionado y refrigeración en los edificios.
Una solución podría ser la tecnología “fotovoltaica termocrómica” que está desarrollando el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL). El concepto es permitir que las ventanas cambien de color cuando el vidrio se calienta en un día caluroso y soleado, bloqueando algunos de los rayos del sol. Una ventana solar de primera generación podía alternar entre los colores transparente y marrón rojizo, pero requería temperaturas entre 150 y 175 grados Fahrenheit para que ocurriera la transformación. Las últimas versiones desarrolladas por NREL tienen una gama más amplia de colores y requieren entre 95 y 115 grados Fahrenheit para la transformación, el tipo de temperatura que alcanza el vidrio en un día soleado. Los investigadores también pudieron acelerar la transformación de más de tres minutos en las primeras versiones a unos siete segundos en la última iteración.
Para generar energía solar, se puede intercalar una película delgada de cristales de perovskita entre capas de vidrio que producen electricidad fotovoltaica a partir de la luz solar. Las perovskitas son minerales cristalinos que pueden aprovechar la luz solar y convertirla en electricidad. Actualmente objeto de intensa investigación, tienen el potencial de reemplazar al silicio a un menor costo y con mayor eficiencia.
Los científicos del NREL colocan una fina película de perovskita entre dos capas de vidrio e inyectan vapor de agua para cambiar la humedad interna. Esto crea una reacción que hace que la perovskita se organice en diferentes formas, que van desde una estructura de cadena hasta una hoja o incluso un cubo. Las formas cambiantes hacen que emerjan diferentes colores y al bajar la humedad, la perovskita vuelve a su estado transparente normal.
Energía y Estética
El uso de paneles solares, tejas solares e incluso ventanas fotovoltaicas puede ayudar a convertir edificios residenciales y comerciales en generadores de electricidad y permitirles contribuir a construir una red eléctrica más sólida y sostenible. Si agregar una paleta de colores para reemplazar el negro básico del panel solar hace que la aceptación sea más fácil para los arquitectos, decoradores, propietarios de viviendas y usuarios finales, y el resultado es más energía solar en la red, valdrá la pena el esfuerzo de coloración solar.
Fuente: www.eepower.com
Por: Kevin Clemens