Los paneles solares se han convertido en uno de los hitos tecnológicos de la sociedad moderna. Los paneles negros rectangulares se encuentran cada vez más en los techos de las casas y edificios comerciales, así como en los campos de energía solar que abastecen a comunidades enteras. Pero, ¿qué pasa si no te gusta el color negro?
Los paneles solares en colores alternativos han estado disponibles durante algún tiempo, pero los paneles coloridos han sido tanto más costosos como menos eficientes que los tradicionales en color negro. Sin embargo, esto podría estar cambiando, ya que se están desarrollando nuevas tecnologías para hacer que la energía solar sea más colorida.
¿Por qué son negros los paneles solares?
Los paneles solares son negros porque ese es el color natural del silicio una vez que se ha fabricado en un panel solar. En realidad, las células solares monocristalinas, donde cada célula solar está hecha de un solo cristal de silicio, son de color negro. Estos son los paneles solares comerciales más eficientes, y el color negro de las células les ayuda a absorber la mayor cantidad de energía posible.
Algunas células solares comerciales son de color azul, estas se fabrican a partir de silicio policristalino con una sola célula que contiene varios cristales individuales. El color azul se debe a cómo los cristales interactúan con la luz solar. Debido a que hay múltiples cristales, la conducción de electrones es más lenta y las células policristalinas son menos eficientes que las monocristalinas, pero pueden ser algo más económicas.
Los paneles solares en varios colores se pueden crear utilizando pequeñas esferas incrustadas en la superficie del panel.
Color de los paneles solares y eficiencia
Inicialmente, cuando los clientes querían paneles solares de otros colores que no fueran negro o azul, los fabricantes especializados estaban dispuestos a complacerlos recubriéndolos con pintura o tinte translúcidos. Esto no solo hacía que los paneles fueran más caros, sino que al bloquear parte de la luz que llegaba a los paneles, también reducía la eficiencia de los mismos, a veces hasta en un 45 por ciento.
Reducir la cantidad de energía que un panel solar puede producir aumenta el tiempo necesario para recuperar el costo de los paneles y su instalación, por lo que este método de colorear paneles solares no era una buena idea. Además, los recubrimientos y tintes se desvanecían a lo largo de los 15-20 años de vida útil del panel solar, lo que resultaba en una pérdida de atractivo estético.
Por lo tanto, se necesitaba una nueva forma de hacer que los paneles solares fueran coloridos sin sacrificar su eficiencia.
Dispersión de la luz para producir color en los paneles solares
Investigadores en los Países Bajos han desarrollado células solares de color verde brillante mediante la integración de células solares de silicio con dispersores dieléctricos hechos de nanocilindros de silicio cristalino impresos en la superficie del panel. Los cilindros tienen un ancho de 100-120 nanómetros (nm) y una altura de 240 nm. Dispersan la luz de tal manera que produce un color verde en un rango de ángulos (8° a 75°) y solo reducen la eficiencia en un 10-11 por ciento.
Los nanotubos de silicio que se imprimen en la superficie del panel se pueden ajustar para cambiar la forma en que se dispersa la luz y producir diferentes colores. Debido a que se pueden crear los colores primarios rojo, verde y azul, también se pueden crear casi cualquier otro color en los paneles.
Estructuras de superficie
Un grupo de la Universidad de Hong Kong en China también está investigando fuentes estructurales de color en la superficie de los paneles solares. El equipo ha aprovechado formas microscópicas que solo reflejan una porción estrecha y selectiva de la luz, produciendo un color.
El equipo roció una fina capa desordenada de esferas microscópicas de sulfuro de zinc dieléctrico, un material al que llamaron vidrio fotónico, sobre las superficies de las células solares. La mayor parte de la luz pasa a través del vidrio fotónico, sin embargo, se reflejan colores selectivos según el tamaño de las esferas. Los investigadores crearon paneles solares con tonos azules, verdes y morados, solo reduciendo la eficiencia en aproximadamente un 1 por ciento.
Utilizando pruebas de durabilidad estándar, el equipo de Hong Kong también encontró que los paneles solares fabricados con una capa de vidrio fotónico mantuvieron su color y rendimiento. El equipo está buscando cómo hacer que los colores sean más vibrantes y saturados, y producir una gama más amplia de colores, además de escalar las técnicas de fabricación.
Tesla Solar Roof Tiles
Tomando una dirección diferente, en 2017, Tesla anunció que produciría paneles solares que se parecen a tejas de techo regulares. Reemplazando las tejas tradicionales, la compañía inicialmente indicó que las tejas estarían disponibles en varias texturas e insinuó que también se producirían en varios colores. Sin embargo, eso no ha sucedido, ya que las tejas solares Tesla actualmente disponibles comercialmente solo están disponibles en azul oscuro, azul claro y negro, y solo en una textura lisa. Los paneles solares estándar de Tesla, por el momento, solo están disponibles en negro.
Ventanas solares
Los edificios residenciales y comerciales en los Estados Unidos consumen el 74 por ciento de toda la electricidad y el 39 por ciento de toda la energía. El calor generado por la luz solar que atraviesa las ventanas es la principal causa de la necesidad de aire acondicionado y refrigeración en los edificios.
Una solución podría ser la tecnología fotovoltaica termocrómica en desarrollo por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés). El concepto es permitir que las ventanas cambien de color cuando el vidrio se calienta en un día caluroso y soleado, bloqueando parte de los rayos del sol. Una ventana solar de primera generación podía cambiar entre colores transparentes y marrón rojizo, pero requería temperaturas entre 150 y 175 grados Fahrenheit para que ocurriera la transformación. Las últimas versiones desarrolladas por el NREL tienen una gama más amplia de colores y requieren entre 95 y 115 grados Fahrenheit para la transformación, la temperatura a la que el vidrio se calienta en un día soleado. Los investigadores también lograron acelerar la transformación de más de tres minutos en las primeras versiones a aproximadamente siete segundos en la última iteración.
Para generar energía solar, se puede colocar una película delgada de cristales de perovskita entre capas de vidrio que generan electricidad fotovoltaica a partir de la luz solar. Las perovskitas son minerales cristalinos que pueden aprovechar la luz solar y convertirla en electricidad. Actualmente, son objeto de intensa investigación, ya que tienen el potencial de reemplazar el silicio a un costo menor y con una mayor eficiencia.
Los científicos del NREL colocan una delgada película de perovskita entre dos capas de vidrio e inyectan vapor de agua para cambiar la humedad interna. Esto crea una reacción que hace que la perovskita se organice en diferentes formas, desde una estructura de cadena hasta una lámina, o incluso un cubo. Los cambios de forma hacen que surjan diferentes colores y reducir la humedad devuelve la perovskita a su estado transparente normal.
Energía y estética
El uso de paneles solares, tejas solares e incluso ventanas fotovoltaicas puede ayudar a convertir los edificios residenciales y comerciales en generadores de electricidad y permitirles contribuir a la construcción de una red eléctrica más sólida y sostenible. Si agregar una paleta de colores para reemplazar el básico negro de los paneles solares facilita su aceptación por parte de arquitectos, decoradores, propietarios de viviendas y usuarios finales, y el resultado es una mayor cantidad de energía solar en la red, los esfuerzos destinados a la colorización solar valdrán la pena.