Ingenieros del MIT han desarrollado un nuevo sistema que es capaz de concentrar la luz solar de tal forma que puede hacer que energía solar compita en precio con los combustibles fósiles.
En concreto, han ideado una lámina de cristal que es capaz de recoger luz y focalizarla en una placa solar relativamente pequeña. Las placas solares están hechas habitualmente por capas de silicio muy refinado. Son caras de fabricar y, cuanto más grandes, más caras son. Los concentradores solares pueden reducir el coste medio de la energía solar al ser necesarias menos placas para obtener la misma cantidad de energía.
Habitualmente, los concentradores están hechos a partir de espejos curvados o lentes, que son muy voluminosas y requieren la intervención de sistemas mecánicos muy costosos para ayudarles a seguir la trayectoria del sol.
A diferencia de los espejos y las lentes en los concentradores solares convencionales, las láminas de cristal propuestas por Marc Baldo, que ha dirigido esta investigación, actúan como guías de ondas, encauzando la luz de un modo similar a como los cables de fibra óptica transmiten señales ópticas a largas distancias.
Baldo es profesor de ingeniería eléctrica en el MIT y ha publicado su hallazgo recientemente en la revista Science. Su proyecto podría contribuir a medio plazo a que la energía solar compitiera en precio con los combustibles fósiles. “De hecho, los paneles equipados con estos concentradores serían la tecnología solar más barata”, comenta en un artículo publicado por Technology Review.
Colorantes
Baldo y su equipo han cubierto la superficie de las láminas de cristal con un tipo de tintes. Estos tintes tienen la propiedad de absorber la luz del sol. Concretamente, diferentes tintes pueden usarse para absorber diferentes ondas de luz. Después, los tintes remiten la luz al cristal, que la encauza hacia los bordes del dispositivo. En sus bordes han instalado tiras de placas solares convencionales que absorben la luz y generan, finalmente, electricidad. Cuanta mayor es la superficie del cristal en comparación con el grosor de los bordes, más se concentra la luz y menos cuesta producir la electricidad.
Los tintes usados para cubrir los cristales se usan también para desarrollar pinturas para coches o en OLEDS (diodo orgánico de emisor de luz). En ambos casos, los tintes tienen que estar expuestos durante años al sol. Esta cualidad es esencial para que puedan actuar también como concentradores solares.
En principio, los tintes están en forma de polvo, pero después se les añade un disolvente para hacer una especie de tinta líquida. La mezcla de diferentes tintas es, precisamente, uno de los puntos clave de esta propuesta. Determinar la combinación exacta de tintas resuelve un problema fundamental con el que los investigadores se han encontrado en este nuevo tipo de concentradores solares. Si las láminas de cristal están cubiertas con tintes que absorben la luz del sol, pongamos la gama del verde al azul, la luz emitida será rápidamente reabsorbida por el tinte y muy poca cantidad llegará a los bordes donde están las tiras de células solares convencionales, que son las que finalmente convierten la luz solar en electricidad.
Nuevo tipo de panel
Usando ciertas combinaciones de tintes, Baldo ha cubierto las láminas de cristal con un tinte que absorbe un color (ultravioleta a través de una luz verde) pero que emite otro (naranja). La luz emitida no es reabsorbida rápidamente, por lo que una mayor cantidad llega a los bordes de las láminas de cristal.
Una de las grandes novedades del prototipo es que para generar electricidad conecta el concentrador con placas solares convencionales, dando como resultado un nuevo tipo de panel solar que usa dos tecnologías diferentes para captar más energía.
Diferentes longitudes de onda de luz solar tienen también diferentes cantidades de energía. Así, la luz ultravioleta tiene la mayor cantidad, mientras que la infrarroja tiene la menor. Los paneles solares están optimizados para ciertos colores. Idealmente, habría que usar una combinación de paneles solares capaces de captar diferentes longitudes de onda para recoger la mayor cantidad de luz, pero esto es demasiado caro y poco práctico.
El nuevo concentrador del MIT proporciona, precisamente, un modo barato de combinar placas solares optimizadas para diferentes longitudes de onda: diferentes capas de color (diseñadas para captar ciertas longitudes de onda de luz) pueden ser unidas a varios tipos de placas solares en un único dispositivo.
Según sus creadores, este prototipo (de 30 centímetros cuadrados) genera el doble de electricidad a partir de luz solar que una placa convencional. Esto se traduce en una reducción de un 30% en el coste de producción de electricidad mediante energía solar.
Baldo y su equipo esperan que esa reducción sea mayor cuando su prototipo vaya mejorando. Todavía hay que hacer más trabajo en el laboratorio, como mejorar la gama de colores que el concentrador puede absorber, pero consideran que es el momento para trasladar esta tecnología del laboratorio al mercado. Para ello, han creado una empresa llamada Covalent Solar, que espera comercializar sus primeros productos (a partir de este prototipo) en unos tres años.