Un innovador revestimiento para ventanas aísla el calor y genera electricidad

• Una técnica única de recubrimiento de ventanas puede mejorar la eficiencia energética de un hogar promedio. 
• Las fotovoltaicas semitransparentes son películas ligeras y coloridas capaces de convertir las ventanas en aislantes térmicos y generadores de electricidad. 

La tendencia de la construcción respetuosa con el medio ambiente, a menudo denominada construcción ecológica, ha aumentado la popularidad de los revestimientos avanzados para ventanas que mantienen bajos los costos de refrigeración o calefacción al bloquear la radiación solar innecesaria.

La práctica de la construcción sustentable complementa las preocupaciones tradicionales del diseño de edificios en cuanto a utilidad, durabilidad, economía y comodidad. Han inspirado a ingenieros e investigadores a desarrollar células solares delgadas y transparentes que podrían transformar ventanas en pequeños generadores de electricidad.

¿No sería increíble si estas dos características pudieran combinarse en un material compatible con ventanas? Ahora, un equipo de ingenieros de materiales en China ha logrado lo mismo. Han creado una técnica de recubrimiento única para mejorar la eficiencia energética de un hogar promedio.

Fotovoltaica Orgánica Semitransparente

Las láminas comerciales para ventanas de control de calor están hechas de energía fotovoltaica de silicio, que se aplica al exterior o al interior de la ventana de vidrio para disminuir la cantidad de luz visible, ultravioleta e infrarroja de la luz solar. Sin embargo, no ofrecen un gran rendimiento debido a su pesadez y apariencia opaca.

En lugar de simplemente aplicar el revestimiento de las ventanas con células solares transparentes, los científicos construyeron paneles fotovoltaicos semitransparentes:son películas ligeras y coloridas capaces de convertir las ventanas en aislantes térmicos y generadores de electricidad.

Además, introdujeron un reflector Bragg distribuido en la parte superior de la lámina de silicio para reflejar selectivamente la luz del infrarrojo cercano manteniendo al mismo tiempo una transparencia decente para las longitudes de onda visibles. Esto maximiza el aislamiento térmico sin sacrificar la generación de electricidad y las propiedades ópticas de la energía fotovoltaica orgánica.

Referencia:ScienceDirect | doi:10.1016/j.joule.2018.06.006

Filtra las longitudes de onda infrarrojas (responsables del calentamiento), al tiempo que deja pasar la luz visible y recolecta energía de los rayos infrarrojos cercanos provenientes del Sol.

Fotovoltaica orgánica semitransparente multifuncional 

Los sistemas fotovoltaicos orgánicos semitransparentes son capaces de generar más del 6 por ciento de eficiencia de conversión de energía con un 25 por ciento de alta transmisión de luz visible y más del 80 por ciento de tasa de rechazo de radiación infrarroja.

Resultados esperados

Según los investigadores, la instalación de ventanas equipadas con propiedades duales de aislamiento térmico y producción de electricidad podría reducir la dependencia de un hogar promedio de las fuentes de electricidad en más de un 50 por ciento.

Los investigadores también demostraron que esta energía fotovoltaica orgánica se puede fabricar sobre sustratos plásticos delgados como el naftalato de polietileno. En comparación con la energía fotovoltaica a base de vidrio, los dispositivos flexibles a base de naftalato exhiben un valor de factor de llenado reducido debido a una menor transmitancia y una mayor resistencia de las láminas de los sustratos de naftalato de polietileno. Sin embargo, la eficiencia de conversión de energía y la transmitancia visible promedio aún se mantuvieron en 6 por ciento y 23 por ciento.

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La eficiencia se puede mejorar aún más utilizando la mejor energía fotovoltaica orgánica disponible. Estos materiales de revestimiento de ventanas aún están en su infancia, pero los investigadores creen que pronto abrirán nuevas puertas para una variedad de aplicaciones.