Una CÉLULA FOTOVOLTAICA que FUNCIONA de NOCHE. Primeros Ensayos

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Células antisolares: Una célula fotovoltaica que funciona de noche

¿Y si las células solares funcionaran de noche? No es una broma, según Jeremy Munday, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional de UC Davis. De hecho, una célula fotovoltaica especialmente diseñada podría generar hasta 50 vatios de potencia por metro cuadrado en condiciones ideales durante la noche, aproximadamente una cuarta parte de lo que puede generar un panel solar convencional durante el día, según un documento conceptual de Munday y el estudiante de postgrado Tristan Deppe.

Munday, quien recientemente se unió a UC Davis de la Universidad de Maryland, está desarrollando prototipos de estas células solares nocturnas que pueden generar pequeñas cantidades de energía. Los investigadores esperan mejorar la potencia y la eficiencia de los dispositivos.

Munday dijo que el proceso es similar a la forma en que funciona una célula solar normal, pero al revés. Un objeto que está caliente comparado con su entorno irradiará calor como luz infrarroja. Una célula solar convencional es fría comparada con el sol, por lo que absorbe la luz.

El espacio es muy, muy frío, así que si tienes un objeto caliente y lo apuntas al cielo, irradiará calor hacia él. La gente ha estado usando este fenómeno para el enfriamiento nocturno durante cientos de años. En los últimos cinco años, dijo Munday, ha habido mucho interés en los dispositivos que pueden hacer esto durante el día (filtrando la luz solar o apuntando lejos del sol).

Tristan Deppe/Jeremy Munday
Una célula fotovoltaica o solar convencional (izquierda) absorbe fotones de luz del sol y genera una corriente eléctrica. Una célula termorradiante (derecha) genera corriente eléctrica al irradiar luz infrarroja (calor) hacia el frío extremo del espacio profundo. Los ingenieros de UC Davis proponen que tales células podrían generar una cantidad significativa de energía y ayudar a equilibrar la red eléctrica durante el ciclo día-noche.

Generando energía por medio de la radiación de calor
Hay otro tipo de dispositivo llamado célula termorradiante que genera energía irradiando calor a sus alrededores. Los investigadores han explorado su uso para capturar el calor residual de los motores.

«Estábamos pensando, que tal si tomamos uno de estos dispositivos y lo ponemos en un área cálida y lo apuntamos al cielo», dijo Munday.

Esta célula termorradiante apuntando al cielo nocturno emitiría luz infrarroja porque es más caliente que el espacio exterior.

«Una célula solar normal genera energía absorbiendo la luz solar, lo que hace que aparezca un voltaje en el dispositivo y que la corriente fluya. En estos nuevos dispositivos, en cambio, se emite luz y la corriente y el voltaje van en dirección opuesta, pero aún así se genera energía», dijo Munday. «Tienes que usar materiales diferentes, pero la física es la misma».

El dispositivo funcionaría también durante el día, si se tomaran medidas para bloquear la luz solar directa o para alejarla del sol. Debido a que este nuevo tipo de célula solar podría potencialmente operar las 24 horas del día, es una opción intrigante para equilibrar la red eléctrica durante el ciclo día-noche.

Publicación original Tristan Deppe and Jeremy N. Munday; «Nighttime Photovoltaic Cells: Electrical Power Generation by Optically Coupling with Deep Space»; ACS Photonics, 2020