Células solares para todo clima

Nunca antes los temas de la protección del clima y las energías renovables habían atraído tanta atención mediática como estos días. El replanteamiento en la sociedad inicia e impulsa la transición energética y el desarrollo de innovaciones progresistas.

Hasta ahora, los científicos chinos han desarrollado células solares que aprovechan en cierta medida el sol y el agua y que generan energía no sólo a partir de la energía solar, como antes, sino también de las gotas de lluvia, incluso de noche.

La energía solar está en auge y, gracias al progreso técnico, es cada vez más asequible y al mismo tiempo más eficaz.

Su potencial es enorme, dado que sólo en Alemania hay casi 15 millones de viviendas unifamiliares que podrían generar su propia electricidad mediante energía fotovoltaica. Cada vez más propietarios eligen independizarse de los precios en constante aumento de los proveedores de electricidad e invierten en energía fotovoltaica.

Tu proveedor de energía es el sol. ¿Pero qué pasa si el sol no brilla, el cielo está nublado y llueve? En tales casos, los sistemas de almacenamiento en baterías garantizan el suministro de electricidad de producción propia, pero su capacidad de almacenamiento también se agotará en algún momento.

Para no tener que recurrir a la costosa electricidad de los operadores de red, científicos chinos han encontrado una manera de generar energía independientemente del clima y la hora del día.

La célula solar para todo clima produce energía incluso de noche

Investigadores chinos dirigidos por el profesor Qunwei Tang desarrollaron una fascinante célula solar que se excita no sólo con la luz solar, sino también con las gotas de lluvia y genera electricidad.

Para ello, el equipo de investigación de la Ocean University de China (Qingdao) y la Universidad Normal de Yunnan (Kunming) cubrió la célula con una película transparente ultrafina hecha de grafeno.

Las fascinantes propiedades del grafeno

El grafeno es una modificación bidimensional del carbono. Puede producirse, entre otras cosas, mediante oxidación del grafito (reacción con oxígeno), separación de las capas individuales y posterior reducción.

Estructuralmente, cada átomo de carbono del grafeno está unido a otros tres átomos de carbono. Esto crea un patrón en forma de panal, de una sola capa y, por lo tanto, muy fino, con propiedades eléctricas excepcionales.

A modo de comparación, el grafito, una de las formas más comunes de carbono, consta de varias de estas capas, que a su vez se combinan para formar una rejilla tridimensional.

El grafeno es extremadamente rico en electrones que se mueven libremente y, por tanto, conduce muy bien la corriente eléctrica y, además, es diez veces mejor que el cobre.

Es más resistente que el acero, pero al mismo tiempo extremadamente flexible y transparente. Se puede transformar en semiconductor, imanes y ahora incluso en superconductor. Sus perspectivas de futuro son imprevistas.

Cómo funciona la celda para todo clima

La célula solar desarrollada en China aprovecha las propiedades eléctricas del grafeno para generar electricidad a partir del impacto de las gotas de lluvia. Así es como funciona: la lluvia no es agua pura.

Más bien, la lluvia es una solución de agua y contiene sales, es decir, iones cargados positiva y negativamente. Los electrones que se mueven libremente en la capa de grafeno atraen los iones positivos del agua.

Esto crea una doble capa eléctrica de electrones e iones cargados positivamente, el llamado pseudocondensador. La diferencia de potencial eléctrico asociada es suficiente para generar voltaje y flujo de corriente, incluso si el rendimiento de corriente es bajo.

Una revolución técnica desde Kansas

Los investigadores de la Universidad de Kansas no quisieron contentarse con el rendimiento eléctrico, a veces modesto, de la célula resistente a las condiciones climáticas de China y desarrollaron una célula solar con mayor potencia, que también tiene un espesor de algunas capas atómicas y que también se basa en sobre grafeno.

Mientras sus colegas chinos cubrieron las células solares convencionales con una capa muy delgada y transparente de grafeno, Hui Zhao y su estudiante de doctorado Samuel Lane de Kansas combinaron una capa de grafeno en forma de panal con capas de formas similares de diseleniuro de molibdeno y disulfuro de tungsteno.

Esto aumenta la vida útil de los electrones del grafeno, lo que estimula al sol a alcanzar un nivel de energía varios cientos de veces mayor.

Queda un inconveniente: la célula solar sólo suministra alternativamente energía solar y lluvia. Si llueve en un día soleado, el rendimiento no aumenta o al menos no todavía. Aun así, el nuevo sistema es ligero y asequible.

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