Las coloridas fachadas que suministran energía a los edificios solares del futuro
Los edificios representan un 36 % de las emisiones de gases de efecto invernadero en la Unión Europea (UE). Utilizar mejor la energía solar mediante el desarrollo de una tecnología fotovoltaica más eficiente será clave para reducir este impacto y alcanzar el objetivo de la UE de ser climáticamente neutra de aquí a 2050. El equipo del proyecto PEDAL ha tomado medidas concretas al proporcionar innovaciones que permitirían el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos que sean no solo más eficientes desde el punto de vista energético, sino también agradables a la vista. Financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), el proyecto se centró en dos tipos de dispositivos: los concentradores solares de luminiscencia y las películas delgadas de luminiscencia por conversión descendente. Ambos recogen la radiación solar con la ayuda de capas delgadas de material que se pueden utilizar para diseñar fachadas o elementos de vitrificación para edificios. Los investigadores estudiaron cómo estas interacciones plasmónicas entre las nanopartículas y los materiales luminiscentes —puntos cuánticos o colorantes— podrían aumentar la eficiencia energética en estos dispositivos.
Aprovechar la tecnología de celdas fotovoltaicas existente
En estas películas delgadas de luminiscencia por conversión descendente mejoradas mediante plasmones (PLDS, por sus siglas en inglés), los fotones de alta energía que no son utilizados de manera eficiente por la tecnología existente se convierten para producir una energía menor. Esto significa que se pueden convertir en electricidad de manera más eficiente, a través de diversas tecnologías de celdas fotovoltaicas. Las PLDS están acopladas directamente a las celdas fotovoltaicas sujetas detrás de las películas. En los concentradores solares de luminiscencia mejorados mediante plasmones (PLSC, por sus siglas en inglés), se incrementa la concentración de radiación solar difusa, que no es captada eficientemente por la tecnología existente. Los fotones se concentran en el borde del dispositivo de los PLSC, donde se convierten en electricidad. «Gracias a nuestro trabajo, se ha desarrollado el primer concentrador solar luminiscente plasmónico y el módulo de capas de conversión descendente, que han sido probados exhaustivamente en condiciones climáticas reales e integradas en edificios», afirma Sarah McCormack, profesora asociada en el Trinity College de Dublín. «El módulo concentrador desarrollado ha capturado la radiación solar difusa para mejorar la eficiencia en doce veces, en comparación con la eficiencia alcanzada por las celdas fotovoltaicas sin nuestro dispositivo». El equipo de PEDAL desarrolló una metodología integral para fabricar los dispositivos y fomentar las interacciones plasmónicas entre las nanopartículas metálicas y el material luminiscente. También crearon un modelo matemático para optimizar estas interacciones. Ambos dispositivos se pueden aplicar como elementos de construcción de colores transparentes o no transparentes.
Enorme potencial comercial
La posibilidad de combinarlos con todos los dispositivos de celdas fotovoltaicas existentes representa un gran potencial para la comercialización y el despliegue de estas tecnologías. Para conseguirlo es necesario establecer un proceso para su producción a gran escala, explica McCormack. Esto incluirá la síntesis de nanopartículas metálicas a nivel comercial mediante la metodología desarrollada en PEDAL. «Tenemos previsto trabajar con Enterprise Ireland para seguir desarrollando la tecnología y solicitar financiación para la prueba de concepto que permitirá la comercialización de estos dispositivos», agrega. McCormack y sus colegas también continúan desarrollando la tecnología. El proyecto de catorce socios IDEAS sobre la integración de tecnologías de energía renovable en edificios se basa en los resultados de PEDAL. El proyecto a gran escala de la UE aprovecha la tecnología de las PLDS para desarrollar un elemento integrado en edificios que actualmente se está demostrando en edificios en Irlanda e Italia.
Palabras clave
PEDAL, eficiencia energética, tecnología fotovoltaica, concentradores solares de luminiscencia, luminiscencia por conversión descendente, interacciones plasmónicas, puntos cuánticos, PLDS, PLSC, celdas fotovoltaicas
