Las células solares de silicio colocadas en esferas aprovechan la luz dispersa para flexibilizar la captación de energía solar incluso en pequeños dispositivos.

Los paneles solares planos todavía se enfrentan a grandes limitaciones cuando se trata de aprovechar al máximo la luz solar disponible cada día. Un nuevo diseño de células solares esféricas tiene como objetivo aumentar el potencial de captación de energía solar desde casi todos los ángulos sin necesidad de costosas piezas móviles para seguir el aparente movimiento del sol a través del cielo.

El prototipo de célula solar esférica diseñado por investigadores saudíes es una pequeña esfera azul que una persona puede sostener fácilmente en una mano como una pelota de ping pong.

Los experimentos realizados en interior con una lámpara simuladora solar ya han demostrado que puede alcanzar entre un 15 y un 100 % más de potencia en comparación con una célula solar plana con la misma superficie total, dependiendo de los materiales de fondo que reflejan la luz solar en las células solares.

El grupo de investigación espera que su diseño inspirado en la naturaleza pueda funcionar igualmente bien en futuras pruebas de campo en diferentes lugares del mundo.

La arquitectura esférica aumenta el ‘campo de visión angular’ de la célula solar, lo que significa que puede recoger la luz solar desde más direcciones.

Nazek El-Atab, investigador postdoctoral en ingeniería de microsistemas en la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST).

Para crear el diseño de la célula solar esférica, El-Atab y sus colegas se basaron en su trabajo anterior, que demostró cómo crear diseños de células solares más delgadas y flexibles basados en una técnica de ranuras corrugadas.

Las pruebas con el simulador solar mostraron que la célula solar esférica proporcionaba un 24 % más de potencia de salida que una célula solar plana tradicional al exponerse inmediatamente a la luz del sol.

Esa ventaja de potencia saltó al 39 % después de que ambos tipos de células solares comenzaran a calentarse y sufrieran alguna pérdida de eficiencia energética, lo que indica que la forma esférica puede tener algunas ventajas en la disipación del calor.

La célula solar esférica también proporcionó un 60 % más de potencia que su homóloga plana cuando ambas podían recoger sólo la luz solar dispersa bajo un techo simulado en lugar de recibir la luz solar directa.

El equipo saudí fabricó la célula solar esférica usando las células solares de silicio monocristalino que actualmente representan casi el 90 % de la producción de energía solar del mundo.

Lo que me sorprende es que los autores hayan demostrado en una serie de artículos la ultraflexibilidad que se puede conseguir con las células solares de silicio rígido utilizando la técnica de corrugación. Estoy más entusiasmado con la capacidad de hacer células esféricas.

Zhe Liu, investigador postdoctoral en ingeniería solar del MIT

Aún así, las células solares esféricas no pueden reemplazar la tecnología tradicional de células solares en las plantas de energía solar a escala de servicios públicos, según Liu.

La aplicación del diseño esférico puede parecer muy limitada, pero la capacidad de fabricar células solares de silicio comerciales de cualquier forma permitiría una amplia adaptación de la energía fotovoltaica en dispositivos autónomos, como los sensores de IoT (Internet de las Cosas), y vehículos autónomos. Si podemos alimentar completamente estos dispositivos autónomos con paneles fotovoltaicos con forma, esto podría ser un cambio de juego.

Zhe Liu.

Hussain y sus colegas prevén construir y probar grandes conjuntos de células solares esféricas. Y ya están trabajando en nuevas formas que se asemejan a las carpas o paraguas para ver si ofrecen alguna ventaja.

Vamos a crear conjuntos de células esféricas para áreas de 100 a 1.000 pies cuadrados, y compararemos la funcionalidad sobre el costo-beneficio con la de las células tradicionales. A continuación, lo desplegaremos en diferentes lugares geográficos a lo largo del año para comprender su rendimiento y fiabilidad.

Nazek El-Atab

Más información: spectrum.ieee.org