Una celda solar que no sufre en el calor

Celda solar
Celda solar - Asia Chang Yr - Unsplash
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Las celdas solares son una tecnología adoptada en todo el planeta. Las encontramos en lámparas, techos, paredes e incluso en medios de transporte como botes y autos.

¿Te has preguntado cómo funcionan?

El Sol es una estrella que libera energía en forma de radiación. Esta energía llega hasta nosotros a los 8 minutos que fue liberada, e impacta contra la atmósfera de nuestro planeta. Dicha radiación se encuentra formada por partículas llamadas fotones, que al chocar con las superficies que tienen propiedades fotovoltaicas generan electricidad disponible para su uso.

¿Por qué es un problema que se calienten las celdas solares?

Esta radiación solar no sólo produce electricidad en las celdas, también genera el calor que sentimos a diario y que sin este, no habría vida en el planeta. Desafortunadamente, para un dispositivo como una celda solar el hecho de que se caliente, resta eficiencia en su funcionamiento.

Cuando en un material conductor (como los que encontramos dentro de las celdas) se calienta, aumenta la resistividad del material. Lo que significa que será más difícil que pase electricidad a través de él.

Pero, como la energía no se crea ni se destruye, el material libera la energía que no puede pasar a través de él mediante calor. Este es uno de los grandes problemas que científicos y tecnólogos de todo el mundo están tratando de resolver.

Según un artículo publicado en Nature, al menos 75% de la energía total que recibe un panel fotovoltaico se desperdicia mediante calor; utilizando sólo una cuarta parte de la energía disponible. Los autores de este artículo científico logran aminorar tal problemática mediante el uso de un gel refrigerante a base de agua. Este aumentó la generación de electricidad, consiguiendo así convertir el 28.5% de la energía incidente.

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celda solar

¿Y cómo hacer que el calor no sea un problema?

La solución está inspirada en otra tecnología igual de famosa que las mismas celdas solares: Los calentadores de agua solares.

Esta tecnología ya madura y aceptada en el mercado, inspiró desde hace 40 años la creación de un modelo de paneles llamados híbridos. Los cuales consisten en una placa de celdas fotovoltaicas en el frente, y detrás colocan un circuito que calienta agua (o aire) con el mismo calor del sol que absorbe.

En la zona donde se produce electricidad se colocan recubrimientos transparentes para proteger a las células fotovoltaicas, que promueven que se disipe calor hacia enfrente del panel. Mientras que en la parte trasera, se coloca un circuito que tiene dentro agua o aire, o un gas inerte que se calienta y consigue extraer ese calor de la parte anterior del panel fotovoltaico, con el objetivo de calentar el líquido o gas que está detrás.

Uso de Paneles Híbridos como alternativa

En un estudio publicado en 2004 por parte de un equipo de investigadores de la TU Eindhoven, Países Bajos, concluía que un sistema que incluyera estos dos tipos de tecnologías en un sólo dispositivo, sería capaz de cubrir las necesidades energéticas de un edificio a un costo menor que colocar por separado un sistema térmico solar y un solar fotovoltaico.

Además, la empresa española ENDEF Solar, asegura que el espacio destinado para este tipo de sistemas es 40% menor que si se instalaran los sistemas térmico y fotovoltaico por separado.

Esto es una alternativa viable para lugares donde sea necesario obtener tanto electricidad como agua caliente, como puede ser hoteles, gimnasios, casas habitación, centros deportivos, lavados de autos o algunas actividades de la industria.

En el futuro, se prevé que las aplicaciones de este tipo de tecnología se multipliquen, creando paneles que produzcan electricidad y tengan un circuito refrigerante para las zonas industriales o para lugares calurosos que necesiten de aire acondicionado para mantener a las personas en estado de confort. O bien, que se utilicen como pre-calentadores de agua para aplicaciones industriales en sectores contaminantes, como podría ser la industria metal-mecánica, la del concreto y la fabricación del ladrillo.

¿Y tú tienes un panel solar en casa?

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Ingeniero en Sistemas Energéticos Sustentables. Líder del primer auto solar de la UAEMex. Entusiasta de la Aerodinámica y la Electromovilidad. Geek, melómano e innovador mexicano. Comunicador de ciencia y tecnología.