El éxito del cambio de energía dependerá decisivamente del uso extendido de fuentes de energía renovables. Sin embargo, su eficiencia en parte es mucho menor que la de las fuentes de energía convencionales. La eficiencia de las células fotovoltaicas disponibles comercialmente, por ejemplo, es de aproximadamente el 20%.Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT han publicado un enfoque poco convencional para aumentar la eficiencia de los paneles. Las capas de invisibilidad óptica guían la luz solar alrededor de los objetos que proyectan una sombra sobre el panel solar, como los contactos para la extracción de corriente.
La eficiencia energética de los paneles solares debe mejorarse significativamente no solo para el cambio energético, sino también para mejorar la eficiencia económica. Los módulos que actualmente están montados en los techos convierten solo una quinta parte de la luz en electricidad, lo que significa que aproximadamente el 80% dela energía solar se pierde. Las razones de estas altas pérdidas son múltiples. Hasta una décima parte de la superficie de las células solares, por ejemplo, está cubierta por los llamados dedos de contacto que extraen la corriente generada. En las ubicaciones de estos contactosdedos, la luz no puede alcanzar el área activa de la célula solar y la eficiencia de la célula disminuye.
"Nuestros experimentos modelo han demostrado que la capa de capa hace que los dedos de contacto sean casi completamente invisibles", dice el estudiante de doctorado Martin Schumann del Instituto KIT de Física Aplicada, quien realizó los experimentos y simulaciones. Los físicos del KIT alrededor del jefe del proyecto Carsten Rockstuhl,junto con socios de Aachen, Friburgo, Halle, Jena y Jülich, modificaron la capa de invisibilidad óptica diseñada en KIT para guiar la luz incidente alrededor de los dedos de contacto de la célula solar.
Normalmente, la investigación de la capa de invisibilidad tiene como objetivo hacer que los objetos sean invisibles. Para este propósito, la luz se guía alrededor del objeto a ocultar. Este proyecto de investigación no se centró en ocultar visualmente los dedos de contacto, sino en la luz desviada que llega al activoárea de superficie de la célula solar gracias a la capa de invisibilidad y, por lo tanto, se puede usar.
Para lograr el efecto de camuflaje, los científicos siguieron dos enfoques. Ambos se basan en la aplicación de un recubrimiento de polímero sobre la célula solar. Este recubrimiento debe poseer propiedades ópticas calculadas exactamente, es decir, un índice de refracción que depende de la ubicación o unforma de superficie. El segundo concepto es particularmente prometedor, ya que puede integrarse potencialmente en la producción en masa de células solares a bajo costo. La superficie de la capa de capa se ranura a lo largo de los dedos de contacto. De esta manera, la luz incidente se refracta lejos de lacontacta con los dedos y finalmente alcanza el área de superficie activa de la célula solar ver Figura.
Mediante un experimento modelo y simulaciones detalladas, los investigadores demostraron que ambos conceptos son adecuados para ocultar los dedos de contacto. En el siguiente paso, se planea aplicar la capa de ocultación en una célula solar para determinar el aumento de la eficienciaLos físicos son optimistas de que la capa mejorará la eficiencia en condiciones reales: "Cuando se aplica dicho recubrimiento en una célula solar real, se supone que las pérdidas ópticas a través de los dedos de contacto se reducen y se supone que la eficiencia aumenta hasta10% ", dice Martin Schumann.
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Materiales proporcionado por Instituto Karlsruher für Technologie KIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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