NREL Desarrolla Ventanas Fotovoltaicas Conmutables

Los ingenieros desarrollan ventanas fotovoltaicas conmutables

Lance Wheeler (al frente) desarrolló una ventana fotovoltaica conmutable junto con (desde la izquierda) Nathan Neale, Robert Tenent, Jeffrey Blackburn, Elisa Miller y David Moore. (Foto de Dennis Schroeder / NREL)

El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos ha desarrollado ventanas termocrómicas capaces de convertir la luz solar en electricidad con alta eficiencia. El dispositivo de demostración responde dinámicamente a la luz solar transformándose de transparente a tintado mientras convierte la luz solar en electricidad.

Basándose en materiales tan avanzados como las perovskitas y los nanotubos de carbono de pared simple, la nueva tecnología responde al calor transformándose de transparente a tintado. A medida que la ventana se oscurece, genera electricidad. El cambio de color es impulsado por moléculas (metilamina) que se absorben de manera reversible en el dispositivo. Cuando la energía solar calienta el dispositivo, las moléculas se expulsan y el dispositivo se oscurece. Cuando el sol no brilla, el dispositivo se vuelve a enfriar y las moléculas se reabsorben en el dispositivo de ventana, que luego aparece transparente.

El dispositivo de demostración desarrollado por NREL permite que pase un promedio del 68 por ciento de la luz en la parte visible del espectro solar cuando está en un estado transparente o blanqueado. Cuando la ventana cambia de color, un proceso que tomó alrededor de 3 minutos de iluminación durante la prueba, solo se permite el 3 por ciento a través de la ventana. Las tecnologías de ventanas solares existentes son estáticas, lo que significa que están diseñadas para aprovechar una fracción de la luz solar sin sacrificar demasiada transmisión de luz visible necesaria para la visualización o la comodidad de los ocupantes del edificio. “Existe una compensación fundamental entre una buena ventana y una buena celda solar”, dijo Lance Wheeler, científico de NREL. “Esta tecnología pasa por alto eso. Tenemos una buena celda solar cuando hay mucho sol y tenemos una buena ventana cuando no hay “.

El documento de prueba de concepto publicado en Nature Communications estableció una eficiencia de conversión de energía solar del 11,3 por ciento. “Existen tecnologías termocrómicas, pero nada que realmente convierta esa energía en electricidad”, dijo Wheeler. Es el autor principal del artículo, “Ventanas fotovoltaicas conmutables habilitadas por la disociación compleja fototérmica reversible del yoduro de metilamonio y plomo”.

Sus coautores, todos de NREL, son David Moore, Rachelle Ihly, Noah Stanton, Elisa Miller, Robert Tenent, Jeffrey Blackburn y Nathan Neale.

En las pruebas con iluminación de 1 sol, el dispositivo de demostración de 1 centímetro cuadrado pasó por ciclos repetidos de tintado transparente, pero el rendimiento disminuyó en el transcurso de 20 ciclos debido a la reestructuración de la capa conmutable. La investigación en curso se centra en mejorar la estabilidad del ciclo.

El camino hacia la comercialización de la tecnología se exploró el año pasado durante un programa de dos meses llamado Energy I-Corps. Los equipos de investigadores se emparejan con mentores de la industria para aprender qué quieren los clientes de la tecnología y desarrollar formas viables de llegar al mercado. Lance Wheeler y Robert Tenent, líder del programa de tecnología de ventanas en NREL y coautor del artículo, se unieron para desarrollar una estrategia de mercado para un producto al que llamaron SwitchGlaze. El esfuerzo fue financiado por el programa de Tecnologías Emergentes dentro de la Oficina de Tecnologías de Construcción del Departamento de Energía.

Wheeler dijo que la tecnología podría integrarse en vehículos, edificios y más. La electricidad generada por la ventana de la celda solar podría cargar baterías para alimentar teléfonos inteligentes o dispositivos electrónicos a bordo, como ventiladores, sensores de lluvia y motores que abrirían o cerrarían las ventanas según lo programado.

Publicación: Lance M. Wheeler, et al., “Ventanas fotovoltaicas conmutables habilitadas por la disociación del complejo fototérmico reversible del yoduro de metilamonio y plomo”, Nature Communications 8, número de artículo: 1722 (2017) doi: 10.1038 / s41467-017-01842-4

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