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Colores reales: Paneles solares para mejorar los exteriores de los edificios

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El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) está desarrollando módulos fotovoltaicos que pueden producirse en un espectro de colores individuales, mediante una tecnología inspirada en las alas de las mariposas.

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El objetivo, explica el Dr. Thomas Kroyer, Jefe del Grupo de Tecnología y Sistemas de Recubrimiento de la organización, es hacer que los paneles solares sean más agradables estéticamente para animar a los diseñadores a incorporarlos a los edificios

"Vemos un gran potencial para estos paneles en la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV). La BIPV es una tecnología que puede mejorar significativamente el balance de CO2 de un edificio, idealmente hasta el punto de conseguir un edificio de energía cero o plus"

Alas de mariposa

La BIPV consiste en utilizar módulos fotovoltaicos en lugar de materiales de construcción convencionales en zonas como tejados, claraboyas y fachadas. Sin embargo, a pesar de sus ventajas y de la mejora estética de los paneles solares en los últimos tiempos, los módulos fotovoltaicos siguen sin ser un elemento de diseño popular entre promotores, planificadores y arquitectos

Los módulos del Fraunhofer ISE, sin embargo, combinan funcionalidad y belleza y estarán disponibles en una gama de colores para realzar o combinar con el edificio en el que se monten, explica el Dr. Kroyer:

"Los métodos convencionales para colorear las células solares o el vidrio de cobertura ofrecen una selección limitada de colores y tienen una desventaja decisiva: provocan pérdidas de energía comparativamente altas. Nuestro procedimiento produce módulos coloreados con mínimas pérdidas de transmisión y, por tanto, con mínimas pérdidas de rendimiento energético."

En el proceso del Fraunhofer ISE se añade una capa de materiales dieléctricos a la parte posterior del vidrio fotovoltaico que tiene una estructura fotónica en 3D

"Esta estructura se inspira en la mariposa morpho, cuya brillante ala azul no se crea mediante pigmentos como en el caso de otras mariposas, sino mediante una estructura superficial con lamelas [una fina capa de tejido orgánico] en el rango de los nanómetros. Las láminas en miniatura, que sólo pueden verse con un microscopio electrónico, hacen que la luz se difracte e interfiera. Las numerosas laminillas reflejan la luz de una longitud de onda específica, en este caso, el azul; los reflejos se refuerzan mutuamente, de modo que se consigue un color verdaderamente brillante."

Transmisión de la luz

Lo más destacado de esta estructura es que sigue siendo transparente para las demás longitudes de onda. Por lo tanto, es ideal para producir colores brillantes manteniendo una alta transmisión de la luz. En comparación con el vidrio de cobertura sin recubrimiento, los módulos de color presentan una pérdida de potencia relativa de sólo el siete por ciento, una eficacia única en el sector de la construcción. Las tonalidades pueden especificarse ajustando la distancia entre las láminas dentro de la estructura tridimensional de la superficie del vidrio, lo que permite fabricar cualquier color, afirma el Dr. Kroyer:

"Cuanto más compleja sea la estructura fotónica utilizada, mejor será la calidad del color, por ejemplo en términos de estabilidad angular, y la eficiencia"

Se espera que los prototipos se produzcan a finales de este año. Los paneles podrían estar en el mercado en 2022.

"El mayor reto del proyecto es encontrar un compromiso entre el esfuerzo de producción -coste y tiempo- y el efecto del color. Nuestra investigación actual se centra en conseguir el mejor efecto cromático posible a un coste razonable para los fabricantes de módulos solares."