por escritores de personal
Minneapolis MN (SPX) 22 de febrero de 2017
 Imagen de archivo. |
Investigadores de la Universidad de Minnesota y la Universidad de Milano-Bicocca están acercando el sueño de las ventanas que pueden recolectar eficientemente la energía solar un paso más cerca de la realidad gracias a las nanopartículas de silicio de alta tecnología. producto solar
Los investigadores desarrollaron tecnología para integrar las nanopartículas de silicio en lo que llaman concentradores solares luminiscentes (LSC) eficientes. Estos LSC son el elemento clave de las ventanas que pueden recolectar eficientemente la energía solar. Cuando la luz brilla a través de la superficie, las frecuencias útiles de la luz están atrapadas dentro y concentradas en los bordes donde se pueden colocar pequeñas células solares para capturar la energía. LED solar
La investigación se publica en Nature Photonics, una revista científica revisada por pares publicada por Nature Publishing Group. sistema de iluminación solar
Las ventanas que pueden recolectar energía solar, llamadas ventanas fotovoltaicas, son la próxima frontera en tecnologías de energía renovable, ya que tienen el potencial de aumentar en gran medida la superficie de los edificios adecuados para la generación de energía sin afectar su estética, un aspecto crucial, especialmente en las áreas metropolitanas. Las ventanas fotovoltaicas basadas en LSC no requieren que se aplique ninguna estructura voluminosa en su superficie y, dado que las células fotovoltaicas están ocultas en el marco de la ventana, se mezclan invisiblemente en el entorno construido. luz solar con alimentación
La idea de los concentradores solares y las células solares integradas en el diseño del edificio ha existido durante décadas, pero este estudio incluyó una diferencia clave: las nanopartículas de silicio. Hasta hace poco, los mejores resultados se habían logrado utilizando nanoestructuras relativamente complejas basadas en elementos potencialmente tóxicos, como cadmio o plomo, o en sustancias raras como el indio, que ya se utiliza masivamente para otras tecnologías. cargador de panel solar
El silicio es abundante en el medio ambiente y no tóxico. También funciona de manera más eficiente al absorber la luz a diferentes longitudes de onda de las que emite. Sin embargo, el silicio en su forma convencional a granel no emite luz o luminesce. Sistema de energía solar en el hogar
"En nuestro laboratorio, 'engañamos' la naturaleza al esquivar la dimensión de los cristales de silicio a unos pocos nanómetros, es decir, aproximadamente una diez milésimas del diámetro del cabello humano", dijo el profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Minnesota, Uwe Kortshagen, inventor del Proceso para crear nanopartículas de silicio y una de los autores principales del estudio. cargador solar portátil
"En este tamaño, las propiedades de Silicon cambian y se convierte en un emisor de luz eficiente, con la importante propiedad de no volver a absorber su propia luminiscencia. Esta es la característica clave que hace que las nanopartículas de silicio sean ideales para aplicaciones LSC". generador solar portátil
El uso de las nanopartículas de silicio abrió muchas posibilidades nuevas para el equipo de investigación. banco solar
"En los últimos años, la tecnología LSC ha experimentado una aceleración rápida, gracias también a los estudios pioneros realizados en Italia, pero encontrar materiales adecuados para cosechar y concentrar la luz solar seguía siendo un desafío abierto", dijo Sergio Brovelli, profesor de física de la universidad de la universidad. de Milano-Bicocca, coautor del estudio, y cofundador de la empresa spin-off de vidrio para la energía que está industrializando las LSC para ventanas fotovoltaicas "ahora, es posible reemplazar estos elementos con nanopartículas de silicio". luz solar al aire libre
Los investigadores dicen que las características ópticas de las nanopartículas de silicio y su compatibilidad casi perfecta con el proceso industrial para producir el polímero LSC crean un camino claro para crear ventanas fotovoltaicas eficientes que pueden capturar más del 5 por ciento de la energía del sol en costos sin precedentes. Precio del sistema de energía solar
"Esto hará que las ventanas fotovoltaicas basadas en LSC sean una tecnología real para el mercado fotovoltaico integrado en el edificio sin las posibles limitaciones de otras clases de nanopartículas basadas en materiales relativamente raros", dijo Francesco Meinardi, profesor de física de la Universidad de Milano-Bicocca y una de los primeros autores del artículo. sistema solar para el hogar
Las nanopartículas de silicio se producen en un proceso de alta tecnología utilizando un reactor de plasma y se forman en un polvo. linterna solar
"Cada partícula está compuesta por menos de dos mil átomos de silicio", dijo Samantha Ehrenberg, Ph.D. de la Universidad de Minnesota. estudiante y otro primer autor del estudio. "El polvo se convierte en una solución en forma de tinta y luego se incrusta en un polímero, ya sea formando una lámina de material de plástico flexible o cubriendo una superficie con una película delgada". Energia solar
La Universidad de Minnesota inventó el proceso para crear nanopartículas de silicio hace aproximadamente una docena de años y posee una serie de patentes sobre esta tecnología. En 2015, Kortshagen se reunió con Brovelli, quien es un experto en fabricación de LSC y ya había demostrado varios enfoques exitosos para LSC eficientes basados en otros sistemas de nanopartículas. Sistema de energía solar fuera de la red
El potencial de las nanopartículas de silicio para esta tecnología fue inmediatamente claro y nació la asociación. La Universidad de Minnesota produjo las partículas e investigadores en Italia fabricó el LSC al incrustarlas en polímeros a través de un método basado en la industria, y funcionó. Inicio del sistema solar
"Esta fue realmente una asociación en la que reunimos a los mejores investigadores en sus campos para que una idea antigua sea realmente exitosa", dijo Kortshagen. "Tuvimos la experiencia en hacer las nanopartículas de silicio y nuestros socios en Milano tenían experiencia en la fabricación de los concentradores luminiscentes. Cuando todo se unió, sabíamos que teníamos algo especial". kit solar
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