Vidrios super-transparentes, super-limpios y encima que se enfríen solos

 En este post me gustaría explicar en qué se beneficiaría la tecnología solar fotovoltaica y la sociedad si consigo con éxito terminar mi tesis doctoral.

En resumen, mi tesis se basa en fabricar vidrios con propiedades anti-reflectantes, anti-suciedad y de refrigeración pasiva para poder usarlos en la tecnología fotovoltaica. Si consigo fabricar el vidrio con estas funcionalidades y a demás, que estas duren más de 30 años sin que pierdan eficiencia se habrá conseguido disminuir el precio de esta energía renovable. 

La eficiencia de los materiales fotovoltaicos (FV) está limitada en 33%, pero hoy en día, solo estamos en una tasa de eficiencia del 20-22%. Parte de la eficiencia que falta para alcanzar el 33%  es debido a que un 8% de la luz solar que llega al módulo se refleja y por lo tanto es luz que no llega al material FV y por lo tanto no se convierte en electricidad. Otra parte importante es que la luz, de por si, varia en eficiencia, es decir, cada color tiene una energía, pero no toda esa energía se convierte en energía eléctrica. Para el color rojo, que no tiene mucha energía, toda esta , o casi, se convierte en electricidad. Pero el azul, que es el más energético del visible, la mayor parte de energía que tiene se convierte en calor, y solo una pequeña parte se convierte. Por lo que en general, mucha de la energía que le llega del sol se convierte en calor, y este calor hace que empeore el funcionamiento del material FV. Siempre se ha dicho que la electrónica y el calor se llevan muy mal. De hecho, por cada grado de temperatura que aumenta un módulo, su eficiencia baja un 0,45% (placas basadas en silicio). Por eso, si consigo que mis vidrios se enfríen rápido, pueden absorber todo el calor que produce la placa solar y enviarla al espacio mediante el Radiative Cooling. En un día soleado, las placas pueden calentarse hasta los 70oC, por lo que si conseguimos bajar la temperatura por debajo de la temperatura ambiente (25oC), ganaríamos un 11.25% de eficiencia en el módulo.

Por otra parte, muchas instalaciones solares se colocan en los desiertos, donde hay más horas de sol. Sin embargo, en el desierto hay arena, y viento, y tormentas de arena, las cuales pueden cubrir los módulos impidiendo que la luz solar llegue hasta el material. Por esa razón, estoy diseñando estructuras en el vidrio para que la arena, y la suciedad no se peguen al vidrio y por ello se limpien solos. De esta manera, la frecuencia de limpieza y mantenimiento disminuye (en vez de ir 1 vez al mes a limpiarlos, solo será necesario 1 vez cada 3 meses, por ejemplo) y por lo tanto disminuye el coste de mantenimiento. 

Por ello, con todas estas funcionalidades se consigue aumentar la eficiencia de las placas fotovoltaicas, y disminuir los costes de mantenimiento, y así, para el consumidor, la placa se abarataría notablemente, impulsando a su instalación en los hogares, edificios, etc. 

Pero este tipo de vidrio no solo es para aplicarlo a la fotovoltaica. Algunas de estas funcionalidades también son útiles en la energía solar térmica. Y fuera del rango de la energía, vidrios anti-reflectantes y que no se ensucien son muy útiles en todos los sistemas ópticos, como la fotografía, las cámaras de video, en los laboratorios ópticos... También se pueden aplicar en la construcción, para tener fachadas acristaladas super transparentes y limpias que además se enfríen para ahorrar en refrigeración. Por lo que también tendrán un gran efecto positivo en la sociedad.