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Las ventanas luminiscentes generan energía desde adentro y hacia afuera

Los núcleos de polímero redirigen la luz de cualquier fuente a las células solares

Fecha :
16 de febrero de 2021
Fuente :
Universidad de Rice
Resumen :
Los ingenieros diseñan y construyen cristales de ventana que redirigen la luz solar o la iluminación desde el interior a las células solares de banda de borde.
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HISTORIA COMPLETA

Los ingenieros de la Universidad de Rice sugirieron una solución colorida para la recolección de energía de próxima generación: concentradores solares luminiscentes LSC en sus ventanas.

Dirigido por Rafael Verduzco y la investigadora postdoctoral y autora principal Yilin Li de la Escuela de Ingeniería Brown de Rice, el equipo diseñó y construyó "ventanas" de pies cuadrados que intercalan un polímero conjugado entre dos paneles acrílicos transparentes.

Esa fina capa intermedia es la salsa secreta. Está diseñada para absorber la luz en una longitud de onda específica y guiarla hacia los bordes del panel revestidos con células solares. Los polímeros conjugados son compuestos químicos que pueden ajustarse con propiedades químicas o físicas específicas para una variedad deaplicaciones, como películas conductoras o sensores para dispositivos biomédicos.

El compuesto de polímero del laboratorio de Rice se llama PNV para poli [naftaleno-alt-vinileno] y absorbe y emite luz roja, pero ajustar los ingredientes moleculares debería permitirle absorber la luz en una variedad de colores. El truco es que, como guía de ondas, acepta la luz de cualquier dirección, pero restringe cómo sale, concentrándola en las células solares que la convierten en electricidad.

"La motivación de esta investigación es resolver los problemas energéticos de los edificios a través de la energía fotovoltaica integrada", dijo Li, quien comenzó el proyecto como parte de una competencia de "vidrio inteligente". En este momento, los techos solares son la solución principal, pero ustednecesitan orientarlos hacia el sol para maximizar su eficiencia, y su apariencia no es muy agradable.

"Pensamos, ¿por qué no podemos hacer colectores solares coloridos, transparentes o translúcidos y aplicarlos al exterior de los edificios?", Dijo.

El estudio aparece en la revista Polymer International .

Es cierto que la cantidad de jugo generado por las unidades de prueba del equipo de Rice es mucho menor que la recolectada incluso por las células solares comerciales promedio, que habitualmente convierten aproximadamente el 20% de la luz solar en electricidad.

Pero las ventanas LSC nunca dejan de funcionar. Felizmente reciclan la luz del interior del edificio en electricidad cuando se pone el sol. De hecho, las pruebas demostraron que eran más eficientes en convertir la luz ambiental de los LED que de la luz solar directa, aunque ella luz del sol era 100 veces más fuerte.

"Incluso en interiores, si sostienes un panel, puedes ver una fotoluminiscencia muy fuerte en el borde", dijo Li, demostrando. Los paneles que probó mostraron una eficiencia de conversión de energía de hasta 2.9% a la luz solar directa y 3.6% bajoluz LED ambiental.

Se han desarrollado varios tipos de luminóforos durante la última década, pero rara vez con polímeros conjugados, según Verduzco.

"Parte del problema con el uso de polímeros conjugados para esta aplicación es que pueden ser inestables y degradarse rápidamente", dijo Verduzco, profesor de ingeniería química y biomolecular y de ciencia de materiales y nanoingeniería. "Pero hemos aprendido muchosobre la mejora de la estabilidad de los polímeros conjugados en los últimos años, y en el futuro, podemos diseñar los polímeros para la estabilidad y las propiedades ópticas deseadas ".

El laboratorio también simuló el retorno de energía de paneles de hasta 120 pulgadas cuadradas. Informaron que estos paneles proporcionarían algo menos de energía, pero aún así contribuirían a las necesidades del hogar.

Li señaló que el polímero también podría sintonizarse para convertir la energía de la luz infrarroja y ultravioleta, permitiendo que esos paneles permanezcan transparentes.

"Los polímeros incluso se pueden imprimir en patrones en los paneles, por lo que se pueden convertir en obras de arte", dijo.


Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.


Referencia de la revista :

  1. Yilin Li, Yujian Sun, Yongcao Zhang, Yuxin Li, Rafael Verduzco. Concentradores solares híbridos de dispersión luminiscente de alto rendimiento basados ​​en un polímero conjugado luminiscente . Polymer International , 2021; DOI: 10.1002 / pi.6189

cite esta página :

Universidad de Rice. "Las ventanas luminiscentes generan energía desde adentro y hacia afuera: los núcleos de polímero redirigen la luz de cualquier fuente a las células solares". ScienceDaily. ScienceDaily, 16 de febrero de 2021. .
Universidad de Rice. 2021, 16 de febrero. Las ventanas luminiscentes generan energía desde adentro y hacia afuera: los núcleos de polímero redirigen la luz de cualquier fuente a las células solares. ScienceDaily . Obtenido el 16 de febrero de 2021 de www.science-things.com/releases/2021/02/210216115029.htm
Universidad de Rice. "Las ventanas luminiscentes generan energía desde adentro y hacia afuera: los núcleos de polímero redirigen la luz de cualquier fuente a las células solares". ScienceDaily. Www.science-things.com/releases/2021/02/210216115029.htm consultado el 16 de febrero, 2021.

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