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22 septiembre 2015 2 22 /09 /septiembre /2015 17:20
Stanford engineers have invented a transparent material that improves the efficiency of solar cells by radiating thermal energy (heat) into space (credit: Stanford Engineering)
Stanford engineers have invented a transparent material that improves the efficiency of solar cells by radiating thermal energy (heat) into space (credit: Stanford Engineering)
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Stanford engineers invent transparent coating that cools ...

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La modificaciòn se basó en un material de sílice delgado y con patrones colocado sobre una celda solar tradicional.

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Científicos desarrollan capa de enfriamiento transparente para celdas solares

WASHINGTON, 21 sep (Xinhua) -- Investigadores de la Universidad de Stanford desarrollaron un nuevo recubrimiento que permite a la luz del sol llegar hasta las celdas solares y desviar el calor que generan para mejorar su eficiencia de trabajo.

El descubrimiento, publicado hoy en la revista estadounidense Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias, podría abordar un problema que ha generado problemas a la industria solar durante mucho tiempo: mientras más se calientan las celdas solares, menos eficientes se vuelven en la conversión de los fotones de la luz en electricidad útil.

El trabajo de Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford; del investigador asociado Aaswath Raman; y del estudiante de doctorado, Linxiao Zhu, se basó en un material de sílice delgado y con patrones colocado sobre una celda solar tradicional.

El material es transparente para la luz solar visible que alimenta las celdas solares, pero puede capturar y emitir radicación térmica, o calor, de rayos infrarrojos, indicaron los investigadores.

"Los paneles solares deben estar frente al Sol para funcionar, aunque el calor es perjudicial para la eficiencia", dijo Fan. "Nuestra capa térmica permite el paso de la luz solar, lo que conserva o incluso mejora la absorción de luz solar, pero también enfría la celda irradiando el calor y mejorando la eficiencia de la celda".

Los experimentos mostraron que la capa permite el paso de la luz visible hasta las celdas solares, pero que también enfría el absorbedor subyacente en hasta 13 grados centígrados.

Para una celda solar de silicio cristalino típica con una eficiencia de 20 por ciento, 13 grados centígrados de enfriamiento mejoraría la eficiencia absoluta de la celda en más de uno por ciento, una cifra que representa una ganancia significativa en producción de energía.

Los investigadores dijeron que las nuevas capas térmicas y transparentes funcionan mejor en entornos secos y limpios, los cuales también son los lugares preferidos para grandes formaciones de celdas solares.

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Los investigadores creen que pueden ampliar las cosas de modo que las aplicaciones comerciales e industriales sean viables, quizá con el uso de litografía nanoimpresa, una técnica común para la producción de patrones a escala nanométrica.

Zhu dijo que la tecnología tiene un potencial significativo para cualquier sistema o dispositivo en exteriores que exija enfriamiento, pero que requiera la conservación del espectro visible de la luz solar por razones prácticas o estéticas.

"Supongamos que tienes un auto de color rojo brillante", dijo Zhu. "Realmente te gusta el color, pero también te gustaría cualquier cosa que pudiera ayudar a enfriar tu vehículo durante los días calurosos. Las capas térmicas pueden ayudar con un enfriamiento pasivo, pero es un problema si no son totalmente transparentes".

Esto es porque la percepción del color requiere que los objetos reflejen la luz visible, de modo que cualquier capa tendría que ser transparente o ser adaptada para que sólo absorba luz dentro del espectro visible.

"Nuestra capa térmica de cristal fotónica optimiza el uso de las porciones térmicas del espectro electromagnético sin afectar la luz visible", dijo Zhu. "De modo que se puede irradiar calor con eficiencia sin afectar el color".

La Universidad de Stanford abordar un problema que ha generado problemas a la industria solar durante mucho tiempo: mientras más se calientan las celdas solares, menos eficientes se vuelven en la conversión de los fotones de la luz en electricidad útil.

Un problema ha hecho padecer durante mucho tiempo la industria solar: Las células solares más calientes son menos eficientes en la conversión de los fotones de la luz en electricidad útil. La solución dada por un equipo de Stanford se basa en un material de sílice delgado, un cobertor modelado sobre una célula solar tradicional. El material es transparente a la luz visible del sol que alimenta las células solares, pero refleja el calor, la radiación térmica de los rayos infrarrojos.

"Los paneles solares deben enfrentar el sol para funcionar, a pesar de que el calor va en detrimento de su eficiencia", dijo Shanhui Fan, profesor de ingeniería eléctrica en Stanford. "Nuestro cobertor térmico permite pasar a la luz solar, preservando o incluso mejorando la absorción de luz, pero también enfría la célula solar al reflejar el calor y mejorar la eficiencia del panel solar."

Silica photonic crystal radiates far-infrared light (heat) into space (credit: Linxiao Zhu et al./PNAS)
Silica photonic crystal radiates far-infrared light (heat) into space (credit: Linxiao Zhu et al./PNAS)

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Los investigadores creen que pueden ampliar las cosas de modo que las aplicaciones comerciales e industriales sean viables, quizá con el uso de litografía nanoimpresa, una técnica común para la producción de patrones a escala nanométrica.

Zhu dijo que la tecnología tiene un potencial significativo para cualquier sistema o dispositivo en exteriores que exija enfriamiento, pero que requiera la conservación del espectro visible de la luz solar por razones prácticas o estéticas.

"Supongamos que tienes un auto de color rojo brillante", dijo Zhu. "Realmente te gusta el color, pero también te gustaría cualquier cosa que pudiera ayudar a enfriar tu vehículo durante los días calurosos. Las capas térmicas pueden ayudar con un enfriamiento pasivo, pero es un problema si no son totalmente transparentes".

Esto es porque la percepción del color requiere que los objetos reflejen la luz visible, de modo que cualquier capa tendría que ser transparente o ser adaptada para que sólo absorba luz dentro del espectro visible.

"Nuestra capa térmica de cristal fotónica optimiza el uso de las porciones térmicas del espectro electromagnético sin afectar la luz visible", dijo Zhu. "De modo que se puede irradiar calor con eficiencia sin afectar el color".

Doctoral student Linxiao Zhu, electrical engineering professor Shanhui Fan and research associate Aaswath P. Raman are Stanford engineers who have developed a thermal overlay to cool solar cells.  Credit Stanford Engineering.
Doctoral student Linxiao Zhu, electrical engineering professor Shanhui Fan and research associate Aaswath P. Raman are Stanford engineers who have developed a thermal overlay to cool solar cells. Credit Stanford Engineering.

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Radiative cooling of solar absorbers using a visibly ...

www.pnas.org/content/early/.../1509453112.abstract -

Abstract of Radiative cooling of solar absorbers using a visibly transparent photonic crystal thermal blackbody

A solar absorber, under the sun, is heated up by sunlight. In many applications, including solar cells and outdoor structures, the absorption of sunlight is intrinsic for either operational or aesthetic considerations, but the resulting heating is undesirable. Because a solar absorber by necessity faces the sky, it also naturally has radiative access to the coldness of the universe. Therefore, in these applications it would be very attractive to directly use the sky as a heat sink while preserving solar absorption properties. Here we experimentally demonstrate a visibly transparent thermal blackbody, based on a silica photonic crystal. When placed on a silicon absorber under sunlight, such a blackbody preserves or even slightly enhances sunlight absorption, but reduces the temperature of the underlying silicon absorber by as much as 13°C due to radiative cooling. Our work shows that the concept of radiative cooling can be used in combination with the utilization of sunlight, enabling new technological capabilities.

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Published by Malcolm Allison H malcolm.mallison@gmail.com - en Ciencias Innovación Tecnología
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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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