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El MIT desarrolla un material casi perfecto para la producción de energía solar a gran escala

un grupo de investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT ha logrado desarrollar un material que reúne estas condiciones: un cristal fotónico dieléctrico de dos dimensiones casi ideal para la absorción solar.

• Absorbe la luz solar desde una amplia gama de ángulos y del espectro adecuado

• Soporta temperaturas de hasta 1.000 grados centígrados

• Puede producirse a gran escala y bajo coste con las tecnologías actuales

Para convertir la energía solar en calor de manera óptima es necesario un material “ideal” que absorba prácticamente todas las longitudes de onda de la luz que llegan a la superficie terrestre desde el Sol, pero que no absorba demasiado del resto del espectro para que no se incremente la energía que es reirradiada por el material y esta no se pierda en el momento de la conversión. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) acaban de crear un material que se acerca mucho a ese ideal.

 

Placas solares
Autor de la imagen: Fernando Tomás de Zaragoza vía Flickr

Los retos a los que se enfrentaban

Si queremos evitar que la temperatura global de la Tierra aumente en las próximas décadas más de 2 grados centígrados y no sufrir las consecuencias nefastas de los efectos que esta subida de temperatura supondría, es necesario aumentar la generación de energía procedente de fuentes limpias, con bajas emisiones de carbono, como la solar.

Uno de los mayores retos en los que ha estado trabajando en los últimos años el Laboratorio de Investigación en Energía Solar Fotovoltaica del MIT es la fabricación de fotoceldas más eficientes de las que existen actualmente en el mercado; es decir, celdas que aumenten el porcentaje de la luz solar que se transforma en energía. Para ello, era imprescindible encontrar materiales más idóneos para su producción a gran escala (menos escasos y caros) y más eficientes en la absorción de las longitudes de onda de la luz solar.

materiales más eficientes en la absorción de las longitudes de onda de la luz solar.
Imagen: Jeffrey Chou (MIT).

El trabajo de investigación y sus resultados

Ahora, un grupo de investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica del MIT ha logrado desarrollar un material que reúne estas condiciones: un cristal fotónico dieléctrico de dos dimensiones casi ideal para la absorción solar. Entre las características que lo hacen casi perfecto –además de absorber el espectro de luz adecuado–, cabe destacar su capacidad para soportar temperaturas de hasta 1.000 grados centígrados (necesario para aprovechar al máximo los sistemas que concentran la luz solar mediante espejos), que puede fabricarse a bajo coste y grandes escalas con la tecnología actual, y que permite controlar con gran precisión su capacidad de absorción. “Como el material está compuesto por una serie de nanocavidades, se puede sintonizar la absorción cambiando su tamaño”, explica el autor principal del artículo sobre el trabajo, Jeffrey Chou (el artículo se ha publicado en la revista Advanced Materials).

El nuevo material funciona como parte de un dispositivo solar termofotovoltaico (STPV): convierte la luz solar en calor, el cual hace brillar el material que, como consecuencia, emite luz que, a su vez, se convierte en corriente eléctrica.

El equipo de investigadores había estado trabajando anteriormente en un dispositivo solar termofotovoltaico (STPV) formado por cavidades. Según explican en la página web de MIT, hasta entonces nadie había intentado poner un material dieléctrico en un interior así. Cuando hicieron la prueba, se dieron cuenta de que se presentaban algunas propiedades interesantes para el aprovechamiento de la energía solar relacionadas con la adecuada absorción y emisión de la luz, lo cual aumentaba el rendimiento del STPV.

La investigación ha contado con el apoyo del Solid-State Solar Thermal Energy Conversion Center y del Departamento de Energía de Estados Unidos. Jeffrey Chou espera que el sistema pueda comercializarse en cinco años.