Científicos de la Universidad de Stanford han construido un concentrador óptico que supuestamente recolecta más del 90% de la luz que llega a su superficie.
Investigadores de la Universidad de Stanford han creado un concentrador óptico de pirámide de vidrio que concentra la luz en las células solares, independientemente del ángulo de incidencia de la luz.
“Es un sistema completamente pasivo: no necesita energía para rastrear la fuente ni tiene partes móviles”, dijo la coordinadora de investigación Nina Vaidya. “Sin un foco óptico que mueva posiciones o la necesidad de sistemas de seguimiento, concentrar la luz se vuelve mucho más simple”.
El dispositivo AGILE (Axially Graded Index LEns) supuestamente recolecta más del 90% de la luz que llega a su superficie. También crea puntos en la salida que son tres veces más brillantes que la luz entrante.
“Instalados en una capa encima de las células solares, podrían hacer que los paneles solares sean más eficientes y capturar no solo la luz solar directa, sino también la luz difusa que ha sido dispersada por la atmósfera, el clima y las estaciones de la Tierra”, explicaron los científicos, y señalaron que la celda solar podría construirse con menos materias primas y a costos más bajos.
Dijeron que se podría usar una capa superior del concentrador para reemplazar los materiales de encapsulación existentes. Eso, a su vez, crearía espacio para que la refrigeración y los circuitos funcionen entre las pirámides cada vez más estrechas de los dispositivos individuales. La pirámide estaba hecha de diferentes planos de vidrio óptico provistos por la japonesa Ohara Corp.
“La geometría de la pirámide era un cuadrado de 14,5 mm de lado hasta un cuadrado de 8,5 mm dando una concentración de tres, a lo largo de una altura total de 8 mm con 8 capas de vidrio, con cada plano de 1 mm de espesor”, dijeron los académicos.
Juntaron el vidrio con capas de polímeros que desvían la luz en diferentes grados. “Las capas cambian la dirección de la luz en pasos en lugar de una curva suave”, dijeron. “Los lados de los prototipos están reflejados, por lo que cualquier luz que vaya en la dirección equivocada rebota hacia la salida”.
El prototipo puede mejorar la concentración óptica en un factor de tres y lograr una eficiencia del 90 % en la captura de luz, afirmaron en “Óptica de índice graduado de inmersión: teoría, diseño y prototipos”, que se publicó recientemente en Microsystems and Nanoengineering.
“Los resultados de los prototipos funcionales demuestran que la tecnología de índice graduado de inmersión puede mejorar muchas veces la forma en que nos concentramos y combinamos la luz”, dijeron los científicos. “AGILE tiene el potencial de mejorar en gran medida los sistemas optoelectrónicos mediante la reducción de costos, el aumento de la eficiencia y el suministro de un sistema de concentración escalable con antirreflejo y encapsulación incorporados sin necesidad de seguimiento”.
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