TELAS SOLARES FLEXIBLES DE SILICONA

tejido solarPor primera vez, una fibra óptica basada en silicio con capacidades de células solares ha sido desarrollada. La investigación abre la puerta a la posibilidad de tejer hilos de células solares de silicio para crear telas solares flexibles, curvas, o trenzadas. Los hallazgos son de un equipo internacional de químicos, físicos e ingenieros, liderados por John Badding, profesor de química en la Universidad de Penn State. Los nuevos hallaszgos se basan en trabajos anteriores al afrontar el reto de la fusión de las fibras ópticas con chips electrónicos – circuitos integrados basados en silicio que funcionan como bloques de construcción para la mayoría de dispositivos electrónicos semiconductores como células solares, ordenadores y teléfonos móviles. En lugar de combinar un chip plana con una fibra óptica ronda, el equipo encontró una manera de construir un nuevo tipo de fibra óptica – que es más delgado que el grosor de un cabello humano. Para ello, utilizaron técnicas de química de alta presión para depositar materiales semiconductores directamente, capa por capa, en los agujeros minúsculos en las fibras ópticas. En la nueva investigación, han utilizado las técnicas de química de alta presión para hacer una fibra a partir de materiales semiconductores de silicio cristalino que puede funcionar como una célula solar – un dispositivo fotovoltaico que puede generar energía eléctrica mediante la conversión de la radiación solar en electricidad de corriente continua.  Este tipo de tejido tendria una amplia gama de aplicaciones, tales como la generación de energía, la carga de la batería, detección química, y dispositivos biomédicos.

Fuente:  Penn State Sciencie

“EMBUDO” PARA APROVECHAR MEJOR LA ENERGIA SOLAR

Embudo
Los esfuerzos de la comunidad científica encaminados hacia el objetivo de lograr aprovechar para la generación de electricidad una porción mayor del espectro de la radiación solar que llega a la Tierra, se han visto recompensados recientemente con el surgimiento de un concepto revolucionario y muy prometedor: un “embudo” para la energía solar, basado en materiales operando bajo tensión elástica.
En este concepto desarrollado por el equipo de Ju Li y Xiaofeng Qian del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, con la colaboración de la Universidad de Pekín en China, el término “embudo” es una metáfora: Los electrones y los “huecos”, separados de los átomos por la energía de los fotones, son conducidos al centro de la estructura por fuerzas electrónicas, no por gravedad como en un embudo corriente.
El material, un compuesto de molibdeno, es una lámina estirada de material delgado, con su centro presionado hacia abajo por una aguja microscópica.
La presión ejercida por la aguja causa una tensión elástica que aumenta hacia el centro de la lámina. Este gradiente de tensión cambia la estructura atómica del modo preciso para “sintonizar” diferentes longitudes de onda de la luz con secciones diferentes de la lámina, abarcando de este modo una porción más amplia del espectro de la luz solar, con la consecuencia de un mejor aprovechamiento energético de la radiación emitida por el Sol.
El concepto del “embudo” para energía solar. (Imagen: Yan Liang / MIT)
La tensión estructural experimentada por un material al ser presionado o estirado no es de una sola clase. Un muelle que se comprime cuando lo apretamos y se expande cuando lo liberamos es un ejemplo de tensión elástica, distinta de la experimentada por una hoja de papel de estaño cuando la arrugamos hasta formar una bolita con ella. El nuevo diseño de embudo de energía solar se basa en controlar con precisión la tensión elástica a fin de gobernar el potencial de los electrones en el material.
Parece evidente que la manipulación precisa de la tensión elástica en los materiales constituye un nuevo y prometedor campo de investigación y desarrollo.

¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR POR CONCENTRACIÓN?

Energía Solar por Concentración (CSP) consiste en concentrar el calor en un punto. De esta manera, se genera vapor que impulsa una turbina.

Este tipo de plantas puede funcionar constantemente ya que el calor es almacenado, lo que permite suministrar energía aun cuando no se cuenta con la irradiación solar.
La energía solar con concentración se divide en:
• Central de torre central.- Basadas en la concentración del calor solar con un receptor central montado en la parte superior de una torre de más de 100 metros de altura.
• Central de colectores cilindro parabólico.- Formadas por reflectores en forma de parabólica que concentran la radiación solar en un tubo colector central por donde circula un aceite térmico.
Este tipo de energía cuenta con un sistema de almacenamiento que permite evitar fluctuaciones en el suministro, continuar el suministro aun cuando no se cuente con radiación solar y mover la producción de acuerdo a la demanda de energía.

TIPOS DE COLECTORES SOLARES

Tipos de colectores solares
Los colectores solares térmicos son dispositivos capaces de captar la radiación solar y transmitírsela a un fluido, para su posterior aprovechamiento
Los colectores solares se dividen en dos grandes grupos:
1. Los Colectores Solares sin concentración:
Los cuales no superan los 70º C aproximadamente, por lo que son usados en las aplicaciones de la energía solartérmica de baja temperatura. Un ejemplo de aplicación sería la producción de agua caliente sanitaria.
2. Los Colectores Solares de Concentración:
Los cuales, haciendo uso de los métodos de concentración de la óptica, son capaces de elevar la temperatura de fluido a más de 70º C. Estos se aplican en la energía solar térmica de media y alta temperatura.
1. Colectores Solares sin concentración
Estos colectores se caracterizan por no poseer métodos de concentración de energía solar, por lo que la relación entre la superficie del colector y la superficie de absorción es prácticamente la unidad.
– Colector solar de Placa Plana:
En general un colector de placa plana actúa como un receptor que recoge la energía procedente del Sol y calienta una placa. La energía almacenada en la placa es transferida al fluido. Usualmente, estos colectores poseen una cubierta transparente de vidrio o plástico que aprovecha el efecto invernadero, formado por una serie de tubos de cobre, los cuales expuestos al sol absorben la radiación solar y se la transmiten al fluido que atraviesa su interior. Su aplicación es la producción de agua caliente sanitaria, climatización de piscinas y calefacción.
– Colectores de Aire:
Son colectores de tipo plano cuya principal característica es tener como fluido caloportador el aire. No tienen una temperatura máxima límite (los procesos convectivos tienen una menor influencia en el aire) y trabajan mejor en condiciones de circulación normal, pero en contraposición poseen una baja capacidad calorífica y el proceso de transferencia de calor entre placa y fluido es malo. Su aplicación principal es la calefacción.
– Colectores de Vacío:
Van dotados de una doble cubierta envolvente, herméticamente cerrada, aislada del interior y del exterior, y en la cual se ha hecho el vacío. Su finalidad es la de reducir las pérdidas por convección. Son más caros, además de perder el efecto del vacío con el paso del tiempo. Su aplicación principal es la producción de agua calienta sanitaria y climatización de piscinas.
– Tubos de Calor:
Poseen una simetría cilíndrica, formados por dos tubos concéntricos; uno exterior de vidrio y uno interior pintado de negro o con pintura selectiva. El fluido circula por el tubo del interno. Su aplicación principal es la calefacción.
– Colectores Cónicos o esféricos:
Su principal característica es que constituyen simultáneamente la unidad de captación y de almacenamiento. Su superficie de captación es cónica o esférica con una cubierta de vidrio de la misma geometría. Con estas geometrías se consigue que la superficie iluminada a lo largo del día, en ausencia de sombra, sea constante. Su instalación es sencilla, pero presentan problemas de estratificación del agua y la superficie útil de captación es pequeña. Su aplicación principal es la producción de agua caliente sanitaria por medio de energía solar.
2. Colectores Solares de Concentración:
Usan sistemas especiales con el fin de aumentar la intensidad de la radiación sobre la superficie absorbente y de este modo conseguir altas temperaturas en el fluido caloportador. La principal complicación que presentan es la necesidad de un sistema de seguimiento para conseguir que el colector esté permanentemente orientado en dirección al Sol.
– Concentradores cilíndricos:
Su superficie reflectora es la mitad de un cilindro. Su aplicación principal es la producción de vapor en una central térmica
– Concentradores paraboloides:
Su superficie reflectora presenta una geometría de paraboloide de revolución. Su aplicación principal es la producción de vapor en una central térmica.

CELULAS SOLARES ESFERICAS

Células Solares Esféricas

Unas nuevas células solares con forma esférica y tamaño diminuto (entre 1 y 1.5 mm de diámetro) podrían suponer una importante revolución en la expansión de la energía solar fotovoltaica.

Sphelar®, que así se llama el producto desarrollado por la empresa japonesa Kyosemi, consiste en una matriz de pequeñas células solares esféricas capaces de absorber la radiación solar con cualquier ángulo, pudiendo aprovechar tanto la radiación reflejada como la difusa, además de no requerir el uso de seguidores para maximizar la producción. El grado de eficiencia de éstas células es superior al de las células de silicio convencionales planas, llegando a un rendimiento del 20%.

La disposición de las células en un medio flexible y transparente, como se muestra en la fotografía, amplía el campo de aplicaciones para la energía solar fotovoltaica, como la posibilidad de incorporarlas en pequeños aparatos electrónicos o convertir grandes superficies acristaladas como generadores de electricidad.

Según la empresa, los costos de producción se reducen a la mitad, comparándolo con la fabricación de las células de silicio convencionales, ya que el silicio empleado se aprovecha eficientemente tanto en la fabricación de las células como en la producción posterior de energía.

El concepto de Sphelar, es una tecnología fotovoltaica basada en silicio a partir de pequeñas células solares esféricas, de 1.5mm de diámetro.

La gran ventaja de esta micro célula es que, a diferencia de las células planas convencionales, tiene la capacidad de generar energía con una mayor eficiencia (cercana al 20%), gracias a que captura la luz solar en cualquier dirección.

A la compañía que la ha desarrollado (Kyosemi) ya le ha dado tiempo de crear diferentes series de EIPV, que viene a ser algo así como “electrónica fotovoltaica integrada”, nos referimos a productos compactos para obtener energía en infinidad de aplicaciones. Ahora mismo ofrece una serie de 4 ideas diferentes de baja potencia:
Kyosemi además ha creado paneles transparentes que incorporan una matriz incrustada de estas células solares, con capacidad para
generar electricidad desde ambas caras, incluso en hojas flexibles que pueden curvarse.

Referencias:
Spherical photovoltaic solar cells – Kyosemi Corporation