2022-09-27Celdas solares más eficientes gracias a nanoalambres
Agencia de Noticias UN |Las celdas solares, intermediarias que hacen que la luz del Sol se convierta en electricidad, son uno de los mecanismos de energía alternativa más relevantes en el mundo, por lo que constantemente se busca cómo hacerlas más eficientes. Una investigación propone un modelo que podría ser el primer paso para simularlas y diseñarlas utilizando alambres imperceptibles al ojo humano (nanoalambres).Un panel o placa solar está formado por entre 30 y 70 celdas solares –dependiendo del fabricante–, y a su vez cada una de ellas está compuesta por dos semiconductores, uno de carga positiva –huecos– y otro de carga negativa –electrones.
El físico Christian Joven, estudiante de la Maestría en Ciencias Físicas de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, señala que las celdas solares suelen ser planas, característica que disminuye su eficacia en la captura de luz solar.
En su investigación, diseñó un modelo matemático que permitiría desarrollar celdas solares de nanoalambres –cables a escala nanométrica, imperceptibles al ojo humano, que conducen la electricidad–, cuya forma radial con una circunferencia, similar a una esfera, facilitaría un mayor aprovechamiento de la luz.
“La investigación evidenció que la absorción de la luz en un nanoalambre puede ser mayor debido a la reducción de la reflexión de la luz, un fenómeno que ocurre cuando los rayos chocan con una superficie, se desvían y regresan al medio de donde salieron”, explica el estudiante Joven, quien forma parte del semillero “Nuevos materiales y energía renovables”, del Instituto de Estudios de la Orinoquia.
El profesor Roberto Bernal, de la UNAL Sede Orinoquia, codirector del trabajo de investigación, aclara que “hasta ahora las celdas de nanoalambres son solo experimentales, no comerciales. Sin embargo, la aproximación al tema realizada por el estudiante Joven permite recomendar una posible alternativa para desarrollar a futuro este tipo de dispositivos”.
Profesor y pupilo anotan que el estudio se encuentra en la primera fase, y la segunda se enfocaría en “encontrar la densidad de corriente y la eficiencia de los dispositivos”.
“La teoría que describe fenómenos físicos para optimizar parámetros (en cuanto a celdas de nanoalambres) es escasa; por eso este primer acercamiento matemático es importante, porque no se pueden dar soluciones analíticas como en las celdas planas; de hecho, uno de los parámetros utilizados se da en una relación de espacio-carga”, asegura el estudiante de maestría.
Matemáticas para entender los nanoalambres
Para adelantar la investigación se utilizó un diseño cuantitativo que permitió evaluar la relación existente entre las diferentes variables consideradas, como por ejemplo la absorción de la luz, la refracción (cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro) y la eficiencia. En primer lugar, se utilizó la ecuación diferencial de Poisson, utilizada en diferentes ámbitos, incluida la física.
Después aplicó ecuaciones trascendentes para considerar el espesor de las zonas que reciben la carga de luz. “Dichas ecuaciones son aquellas que para cuya solución no se utilizan valores comunes como sumas, restas, divisiones o multiplicaciones, sino que se basan en un análisis de analogías y lógicas para resolver la incógnita”, explica el físico.
“El estudio de esta relación se ejecutó mediante simulaciones con un programa desarrollado en Python que permite el análisis de nuestras variables en un amplio rango”, menciona.
En la investigación también participó el profesor Arturo Morales, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional (IPN) de México. Su aplicación se dio para semiconductores eléctricos de silicio e indio fósforo, pero el modelo desarrollado se puede aplicar con cualquier otro compuesto similar.
La Unidad de Medios de Comunicación – Unimedios, es la unidad de producción y difusión de la información científica, cultural, investigativa, académica, artística y tecnológica generada por la Universidad Nacional de Colombia y dirigida a la comunidad universitaria y a la sociedad en general. Es una dependencia de nivel nacional, adscrita a la Rectoría que articula los medios de comunicación existentes dentro de la Unidad para velar por el buen nombre e imagen de la Institución, promover y agenciar sus logros e integrarla en su diversidad y con la sociedad a través de sus medios, servicios y productos.
2023-09-26
Cómo se obtiene el biogás: energía renovable a partir de residuos orgánicos
En la búsqueda de fuentes de energía renovables y sostenibles, el biogás se ha posicionado como una opción prometedora. Este combustible producido a partir de residuos orgánicos ofrece una forma eficiente y limpia de generar energía. En este artículo, exploraremos en detalle cómo se obtiene el biogás, desde la recolección de los residuos hasta el proceso de digestión anaeróbica. También analizaremos las ventajas del biogás como fuente de energía renovable y sus aplicaciones en diferentes sectores. Acompáñanos en este recorrido por la producción de biogás y descubre cómo los residuos pueden convertirse en una valiosa fuente de energía.
2023-09-22
Coches eléctricos a precio de combustión: la drástica caída del precio del litio abre un nuevo escenario
El coche eléctrico tiene, entre los potenciales compradores, dos barreras que salvar. La primera de ellas es convencer que el vehículo puede ser útil en el día a día y, en muchos casos, lo suficientemente polivalente para garantizar viajes largos sin recurrir a malabares o abrirse la cabeza con la planificación de la ruta. Por suerte (y aunque en España vamos más lentos) la red de recarga sigue avanzando y la Unión Europea se ha puesto seria con este asunto.
2023-09-20
Biocombustibles a partir de CO2 para la descarbonización del transporte
La descarbonización del planeta es un hecho que se puede constatar en diversos campos de trabajo, en los que todavía queda por solucionar algunos retos planteados para una transición energética sostenible. Los estudios de innovación en desarrollo nos permitirán, por ejemplo, construir casas o carreteras con cemento o alquitrán capaz de capturar CO2 y eliminarlo de la atmósfera disminuyendo la huella de carbono; comprar un colchón fabricado con espuma de poliuretano sintetizado a partir de CO2 reutilizado, o bien comer productos de agricultura totalmente sostenible y autosuficiente, en la que se han utilizado fertilizantes para su cultivo derivados de CO2.
2023-09-20
Un sistema de inteligencia artificial que mejora la distribución eléctrica
Un equipo de investigación de la Universidad de Sevilla ha diseñado un nuevo método que reduce el coste de la energía que sirven las eléctricas y perfecciona la calidad de la red, evitando cortes o picos. En principio, señala qué redes no cumplen con los requisitos necesarios para un correcto funcionamiento y posteriormente, propone de forma automática una nueva configuración para alcanzar resultados óptimos.
2023-09-15
Descubre cómo la fusión nuclear genera más energía
En un gran paso hacia un futuro energético sostenible, científicos han logrado, por segunda vez, generar energía mediante la fusión nuclear. Este adelanto ratifica el potencial revolucionario de la fusión como fuente energética. Acompáñanos para revisar los detalles y efectos de este descubrimiento.
2023-09-14
El 70% de los combustibles para aviones en la UE tendrán que ser ecológicos en 2050
El Parlamento Europeo aprobó ayer la nueva normativa sobre combustibles de aviación sostenibles, entre los que se incluirán los obtenidos a partir de diversos tipos de residuos, los combustibles sintéticos o el hidrógeno verde.
