Las nuevas tecnologías de paneles solares están destinadas a transformar el panorama mundial de la energía solar. Los paneles solares transparentes son una de estas tecnologías, acercándose a una etapa más avanzada de desarrollo.

La energía solar, cada vez desempeña un papel más importante, tanto en el ahorro energético, como en la reducción de las emisiones globales de gases de efecto invernadero por energías contaminantes. Una forma de que sea más utilizada, sería integrar los paneles solares en una gama más amplia de materiales y tecnologías comunes sin interferir en el uso actual que los damos.

Además, aunque no son frecuentes, podrían resolver posibles problemas de espacio y de estética. Y es que, con estas innovaciones, la producción de energía solar a través de instalaciones fotovoltaicas también sería posible en los pocos edificios que actualmente tienen limitación al respecto. Un avance muy importante cuando el producto se democratice.

¿Qué son los paneles solares transparentes?

Las placas solares transparentes funcionan gracias a la tecnología de vidrio fotovoltaico. Esta tecnología permite que los paneles solares transparentes puedan generar electricidad desde las ventanas, ya sea en oficinas u hogares, techos de automóviles o incluso en teléfonos inteligentes.

Estos paneles fotovoltaicos transparentes se podrían instalar fácilmente en una amplia variedad de entornos, desde edificios con ventanas grandes hasta, como comentábamos, dispositivos móviles como teléfonos o portátiles.

Estamos ante una tecnología que tiene el potencial de convertir prácticamente todos los edificios en productores de energía solar, ya que sólo sería necesario reemplazar las ventanas de vidrio tradicionales.

Breve historia de los paneles solares transparentes

El primer concentrador solar transparente se creó en 2014 por investigadores de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) en Estados Unidos. Este panel solar transparente podía convertir prácticamente cualquier hoja de vidrio en una celda fotovoltaica.

En 2020, científicos de Estados Unidos y Europa lograron una transparencia de prácticamente el 100% para las hojas de vidrio.

Y en 2022, un equipo japonés dirigido por Toshiaki Kato, de la Universidad de Tohoku, ha presentado un diseño innovador que mejora aún más tanto la transparencia como la eficiencia. Este sistema funciona mediante la explotación de interacciones complejas entre materiales ultrafinos. La nueva configuración se basa en un material conductor llamado óxido de indio y estaño, transparente e incoloro. Un electrón de este material se expone a un vapor de disulfuro de tungsteno y, de esta forma, se aumenta considerablemente el voltaje entre los electrones y los agujeros del semiconductor, aumentando la transparencia y la eficiencia.

¿Cómo funciona la tecnología de placas solares transparentes?

Un panel solar transparente es esencialmente una idea contraria a la intuición porque las células solares deben absorber la luz solar (fotones) y convertirlos en energía (electrones). Cuando un vidrio solar es transparente, la luz solar pasará a través del medio y anulará el propósito de utilizar la luz solar. Sin embargo, esta nueva tecnología de paneles solares está cambiando la forma en que las células solares absorben la luz.

La célula aprovecha selectivamente una porción del espectro solar que es invisible a simple vista, mientras permite el paso de la luz visible normal. Para lograr esta maravilla tecnológica, los investigadores desarrollaron el concentrador solar luminiscente transparente (TLSC) en lugar de intentar crear una celda de vidrio fotovoltaico transparente.

Las sales orgánicas absorben los rayos UV e infrarrojos y emiten infrarrojos, procesos que ocurren fuera del espectro visible, de modo que parece transparente.

El TLSC está compuesto de sales orgánicas que están diseñadas para absorber longitudes de onda de luz infrarroja y ultravioleta invisibles específicas, que luego brillan (luminiscentes) como otra longitud de onda invisible. Luego, esta nueva longitud de onda se guía hacia el borde del plástico de la ventana, cuyas delgadas tiras de células solares fotovoltaicas la convierten en electricidad.

Actualmente, la eficiencia de esta tecnología es de solo alrededor del 10% por ciento, pero si consideramos que podría implantarse en cada hogar y edificio de oficinas, el impacto que podría tener podría ser enorme.

Tipos de paneles solares transparentes

Así como los paneles solares habituales se producen actualmente utilizando diferentes tecnologías, como pueden ser los paneles monocristalinos o policristalinos, las placas solares transparentes también se están desarrollando utilizando diferentes técnicas. Los dos tipos principales de placas solares transparentes incluyen paneles transparentes parcialmente y paneles transparentes completos.

Parcialmente transparentes

Estos paneles, desarrollados por el fabricante alemán Heliatek Gmb, permiten absorber alrededor del 60% de la luz solar que recibe, mientras que el 40% restante se transmite a través del panel.

En comparación con las células solares fotovoltaicas convencionales, los paneles solares parcialmente transparentes tienen una eficiencia inferior al 7,2 %. Sin embargo, la generación de energía solar se puede aumentar ajustando el equilibrio entre la luz solar que se transmite y la que se absorbe.

Por ejemplo, en edificios de vidrio orientados al sur, a menudo es importante reducir la luz transmitida (muchos de estos edificios de oficinas ya usan vidrios polarizados). En estos lugares, el panel solar parcialmente transparente puede funcionar muy bien.

Completamente transparentes

Los paneles parcialmente transparentes no son adecuados para ventanas transparentes o pantallas táctiles. En estos casos, se utilizarían los paneles solares completamente transparentes que, como veíamos anteriormente, fueron desarrollados por investigadores de la Universidad Estatal de Michigan.

El panel solar completamente transparente puede, por definición, no absorber la luz visible. Sin embargo, a través de la utilización de sales orgánicas, se pueden absorber longitudes de onda de luz invisibles específicas, como la luz ultravioleta. Esta luz se transforma y el material del panel la desplaza hacia los bordes, donde las franjas de células solares fotovoltaicas la convierten en electricidad.

La eficiencia de estos paneles es actualmente de alrededor del 5%. Tanto esta, como la eficiencia de las placas solares parcialmente transparentes, de un 7,2%, son eficiencias bajas en comparación con la de los paneles solares tradicionales, de aproximadamente un 15%. Sin embargo, hay que valorar su potencial de espacios de instalación, así como la posibilidad de hacer paneles transparentes más grandes, que compensaría su menor eficiencia.

Beneficios de los paneles solares transparentes

Si atendemos a lo visto a lo largo del artículo podemos identificar los principales beneficios de este tipo de paneles.

• Impacto. Los paneles solares transparentes pueden tener un gran impacto, ya que actualmente el vidrio está presente en todas partes, desde la pantalla de tu teléfono hasta las ventanas de cualquier edificio. Sustituir este vidrio por paneles transparentes supone una gran cantidad de energía que podría generarse.
• Menor espacio. Los paneles solares convencionales requieren de áreas de instalación amplias, que dificultan en muchas ocasiones su instalación en entornos urbanos. Los transparentes pueden instalarse en prácticamente cualquier lugar, allanando el camino hacia edificios con menores emisiones y ciudades más verdes.
• Asequibles. A medida que el coste de los paneles solares transparentes se reduzca con su producción e implementación en masa, esta tecnología podría escalar hasta aplicaciones comerciales e industriales, siendo cada vez más asequibles.

Futuro de la tecnología solar transparente

El potencial para generar energía renovable y limpia a partir del sol es enorme con paneles solares transparentes, considerando la cantidad de edificios que ya existen o están en construcción con una gran cantidad de superficie de vidrio.

Sin duda, son el futuro para las nuevas tecnologías de paneles solares, aunque no sepamos cuándo será una realidad generalizada.

Con tanta superficie de vidrio por sustituir, las placas solares transparentes tienen el potencial para satisfacer una gran cantidad de la demanda energética de cualquier país. Este potencial es similar al de instalar actualmente placas solares en los tejados de las viviendas. Y unidas ambas tecnologías, junto con la acumulación de energía a través de baterías solares, podremos acercarnos en un futuro a la satisfacción del 100% de la demanda energética.

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