Las sombras ya no serán enemigas de la fotovoltaica

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Ya sabemos todo el potencial eléctrico que han alcanzado las celdas fotovoltaicas. El sol es ubicuo y es una fuente de energía infinita. Sin embargo, la fotovoltaica también tiene su talón de Aquiles: las sombras. Todo panel fotovoltaico es poderoso hasta que la luz es bloqueada por un objeto.

La sombra: el enemigo de los sistemas fotovoltaicos

La sombra representa una desventaja para la tecnología fotovoltaica, ya que al recaer sobre las celdas invierte el proceso de producción de energía, y convierte al panel en un parásito energético.

Esta desventaja de la fotovoltaica actual impulsó a científicos de la Universidad Nacional de Singapur a investigar las maneras de aprovechar el efecto de la sombra y convertirlas en un productor de energía.

Una celda que puede funcionar en el interior

Los científicos del departamento de Física conjuntamente con el de Ingeniería de Materiales desarrollaron un dispositivo llamado generador de energía de efecto de sombra, o shadow-effect energy generator (SEG)[1]. El mismo aprovecha el contraste producido entre áreas iluminadas y sombreadas para producir electricidad.

La operación del equipo implica poder producir energía de los espacios más estrechos hasta un área cubierta parcialmente por sombras, pero también en espacios interiores. El aparato es capaz de aprovechar sombras proyectadas incluso por bajas intensidades de luz[2], así como lo muestra la Figura 1.

Contrario a la tendencia de las nuevas tecnologías de ser relativamente costosas, este dispositivo es más económico y más fácil de producir que las celdas solares de silicón[1].

Figura 1: La tecnología es capaz de aprovechar el efecto sombra generado incluso por bajas intensidades de luz[2]

Figura 1: La tecnología es capaz de aprovechar el efecto sombra generado incluso por bajas intensidades de luz[2]

¿Cómo Funciona?

El SEG cuenta con una oblea de Silicon en su interior recubierto con una lámina ultradelgada de oro de unos 15 nanómetros de grueso, unas 6 veces más que una cadena de ADN humano[3].

El funcionamiento básico de esta celda es similar al de las celdas fotovoltaicas. Cuando la celda del dispositivo es alcanzada por las partículas de luz, los electrones libres del material se cargan de energía y comienzan a fluir, generando una corriente eléctrica. Pero en este caso, el efecto de la sombra aumenta la diferencia de voltaje entre los dos materiales, generando una corriente de electrones[3]. La Figura 2 muestra este efecto a nivel experimental.

En el caso de estas celdas del SEG en específico, la diferencia la marca el recubrimiento ultradelgado de oro. Este es capaz de generar una corriente eléctrica mayor cuando la celda está parcialmente en oscuridad.

Figura 2: Diferencia entre el funcionamiento de una celda fotovoltaica de C-Si y una SEG[ 1]

 

El potencial de esta tecnología

Durante los experimentos, el equipo pudo cargar un reloj electrónico de 1.2 V a temperatura ambiente. Otro experimento consistió en hacer pasar un coche de juguete sobre el dispositivo creando una sombra que fue capaz de encender una bombilla LED[4].

Así, los científicos consideran el potencial de esta tecnología como parte de una ciudad inteligente, donde puedan adaptarse estos aparatos a edificios como fuente de energía para sensores de bajo consumo. Incluso, esta tecnología destapa el potencial de la fotovoltaica convencional de producir energía en las ciudades donde los edificios contiguos o incluso rascacielos impiden una iluminación total de algunos espacios[3].

Además, los científicos también visualizan la inclusión de esta tecnología en fabricación de textiles inteligentes que permitan cargar nuestros electrónicos mientras hacemos nuestras tareas. También, este invento destapa el potencial de las sombras para posiblemente ser integrado a la fotovoltaica convencional y así aprovechar el potencial energético de los obstáculos que hoy en día son enemigos de la tecnología solar, como las sombras.

Referencias

[1]    ‘Energy harvesting from shadow-effect – Energy & Environmental Science (RSC Publishing)’. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ee/d0ee00825g#!divAbstract (accessed Dec. 21, 2020).

[2]    F. I. May 2020, ‘Energy harvesting device runs on shadows’, Chemistry World. https://www.chemistryworld.com/news/energy-harvesting-device-runs-on-shadows/4011644.article (accessed Dec. 21, 2020).

[3]    C. Linder, ‘Whoa: This Generator Turns Shadows Into Electricity’, Popular Mechanics, Jun. 05, 2020. https://www.popularmechanics.com/science/energy/a32780573/shadow-electricity-generator-solar-power/ (accessed Dec. 22, 2020).

[4]     Reuters, Generating energy from shadows. 2020.