Ingenieros de la Universidad de Stanford han desarrollado un concentrador óptico que podría ayudar a los paneles solares a capturar más luz incluso en un día nublado sin seguir al sol, gracias a una lente que puede captar luz de manera eficiente desde todos los ángulos y concentrarla en una posición de salida fija.
Estas ópticas de índice graduado también tienen aplicaciones en áreas como la gestión de la luz en iluminación de estado sólido, acopladores láser y tecnología de visualización para mejorar el acoplamiento y la resolución.
Los paneles solares funcionan mejor cuando la luz del sol incide directamente sobre ellos. Para capturar la mayor cantidad de energía posible, muchos paneles solares giran activamente siguiendo el movimiento del sol. Esto los hace más eficientes, pero también más costosos y complicados de construir y mantener que un sistema estacionario.
Estos sistemas activos pueden no ser necesarios en el futuro. En la Universidad de Stanford, la investigadora de ingeniería Nina Vaidya ha diseñado un dispositivo que puede captar y concentrar de manera eficiente la luz que cae sobre él, independientemente del ángulo y la frecuencia de esa luz.
Es un sistema completamente pasivo que no necesita energía para rastrear la fuente ni tiene partes móviles, según ha explicado Vaidya, quien ahora es profesor asistente en la Universidad de Southampton, Reino Unido.
Agile, Axally Graded Index Lens
Sin un foco óptico que mueva posiciones o la necesidad de sistemas de seguimiento, concentrar la luz se vuelve mucho más simple. El dispositivo, que los investigadores llaman Agile, un acrónimo de Axally Graded Index Lens, tiene la apariencia de una pirámide invertida con la punta cortada.
La premisa básica detrás de Agile es similar a usar una lupa. La luz ingresa en la parte superior cuadrada desde cualquier ángulo y se canaliza hacia abajo para crear un punto más brillante en la salida.
En sus prototipos, los investigadores pudieron capturar más del 90% de la luz que incidía en la superficie y crear puntos en la salida que eran tres veces más brillantes que la luz entrante. Instalados en una capa sobre 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.
Paneles solares menos costosos
Una capa superior de Agile podría reemplazar la encapsulación existente que protege los paneles solares, eliminar la necesidad de rastrear el sol, crear espacio para el enfriamiento y para los circuitos y, lo que es más importante, reducir el área necesaria para producir energía y, por lo tanto, reducir los costes de los paneles solares.
Uno de los mayores desafíos fue encontrar y crear los materiales correctos, dice Vaidya. Después de explorar muchos materiales, crear nuevas técnicas de fabricación y probar múltiples prototipos, los investigadores llegaron a diseños Agile que funcionaron bien utilizando polímeros y vidrios disponibles comercialmente que desvían la luz en diferentes grados, creando lo que se conoce como material de índice graduado.
Los usos no se limitan a las instalaciones solares terrestres: si se aplicara a los paneles solares que se envían al espacio, una capa Agile podría concentrar la luz sin seguimiento solar y brindar la protección necesaria contra la radiación.