Los hologramas aumentan la producción de energía solar

La energía disponible de la luz solar es 10.000 veces más de la necesaria para satisfacer las necesidades energéticas del mundo. La luz solar tiene dos propiedades principales que son útiles en el diseño de sistemas de energía renovable. El primero es el poder que cae sobre un área específica, como el suelo o el techo de una persona. Esta cantidad varía según la hora del día y la temporada. La segunda propiedad son los colores o el espectro de la luz solar.

Una forma de capturar energía solar es utilizar energía solar. células que convierten directamente la luz solar en electricidad. En un módulo solar, como los que se colocan en un techo, se montan varias células en un panel rígido, se conectan entre sí, se sellan y se cubren con un vidrio protector. Una celda solar funciona mejor cuando ciertos colores de luz solar caen sobre ella y toda la superficie está cubierta de fotocélulas. Sin embargo, se necesita un área del panel para conectar las celdas, y la forma de la celda solar puede no permitir que toda la superficie restante del panel acumule luz solar. Estos efectos hacen que el panel solar sea menos eficiente de lo que podría ser. Capturar la mayor cantidad de luz solar posible en un panel solar es fundamental para el uso eficiente de la energía solar.

Los científicos de la Universidad de Arizona desarrollaron recientemente una técnica innovadora para capturar la energía solar no utilizada que ilumina un panel solar. Como se indica en Revista de fotónica para la energía (JPE), crearon hologramas especiales que se pueden insertar fácilmente en el embalaje de los paneles solares. Cada holograma separa los colores luz de sol y los dirige a células solares en el panel solar. Este método puede aumentar la cantidad de energía solar procesada por el panel solar por año en aproximadamente un 5 por ciento. Esto reducirá tanto el costo como la cantidad de paneles solares necesarios para alimentar su hogar, ciudad o país.

La investigación fue apoyada por el Centro de Investigación de Ingeniería QESST, patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos y el Departamento de Energía de los Estados Unidos, para enfrentar el desafío de transformar la generación de electricidad para satisfacer de manera sostenible la creciente demanda de energía.

Diseño sustentable y de bajo costo

Diseñado por Ph.D. el estudiante Jianbo Zhao, bajo la supervisión de Raymond K. Kostuk, profesor de ingeniería eléctrica e informática, y ciencia ópticay en colaboración con otros estudiantes de doctorado Benjamin Chrysler, el colector de luz holográfica combina un elemento óptico holográfico de bajo costo con un difusor. El elemento óptico se coloca simétricamente en el centro del módulo fotovoltaico para una máxima captación de luz.

El equipo calculó la anual energía mejora del rendimiento para Tucson, Arizona, y presentó un método reproducible para evaluar la eficiencia de recolección de energía de un colector de luz holográfica en función de los ángulos solares en diferentes momentos del día, en diferentes épocas del año y en diferentes ubicaciones geográficas.

De acuerdo a JPE El editor en jefe Sean Shaheen de la Universidad de Colorado Boulder, el recolector y el método asociado son particularmente notables porque son baratos y escalables, además de influyentes: “Un aumento de aproximadamente el cinco por ciento de la cosecha anual energía solar que esta técnica hace posible puede tener un gran impacto cuando se escala a una pequeña fracción de los cientos de gigavatios de energía fotovoltaica instalados en todo el mundo. El equipo del profesor Kostuk demostró su enfoque holográfico con un material económico a base de gelatina que se produce fácilmente en grandes cantidades. Y aunque la gelatina se obtiene normalmente del colágeno animal, los avances en las versiones de laboratorio han hecho probable que se puedan utilizar alternativas sintéticas a gran escala ‘.