{"id":27183,"date":"2022-05-18T10:12:58","date_gmt":"2022-05-18T16:12:58","guid":{"rendered":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=27183"},"modified":"2022-05-18T10:16:45","modified_gmt":"2022-05-18T16:16:45","slug":"extrana-celda-solar-nocturna-genera-energia-en-un-proceso-inverso","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/energias-alternas\/extrana-celda-solar-nocturna-genera-energia-en-un-proceso-inverso\/","title":{"rendered":"Extra\u00f1a celda solar nocturna genera energ\u00eda en un proceso inverso"},"content":{"rendered":"

Por primera vez en el mundo, un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) ha demostrado una generaci\u00f3n de energ\u00eda medible a partir de “lo contrario de una celda solar convencional”.\u00a0Eventualmente podr\u00eda producir alrededor de una d\u00e9cima parte de la energ\u00eda que produce un panel solar, pero de noche.<\/p>\n

Los paneles solares, como todos sabemos, absorben la energ\u00eda de la luz solar y la convierten en electricidad.\u00a0Para simplificar demasiado, utilizan dos capas de semiconductores de silicio tratadas de manera diferente en lo que se conoce como uni\u00f3n PN.\u00a0La capa N est\u00e1 dopada con impurezas “donadoras” de electrones adicionales, la capa P est\u00e1 dopada con impurezas “aceptoras” (espacios en los que encajan los electrones) y en el medio hay una “regi\u00f3n de agotamiento”, donde esos electrones y receptores de electrones los agujeros m\u00e1s o menos se eliminan unos a otros, creando una barrera que impide que todos los electrones del lado N se difundan directamente hacia el lado P.<\/p>\n

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Cuando la luz del sol incide sobre la celda, la energ\u00eda t\u00e9rmica de los fotones entrantes se absorbe en el silicio, y si un electr\u00f3n en la regi\u00f3n de agotamiento recibe suficiente energ\u00eda para saltar la banda prohibida entre los dos lados, puede salir de su agujero y ser acelerado a trav\u00e9s de ella. al lado N, aumentando el potencial de voltaje entre los dos lados. Conectando los dos lados en un circuito externo, puede hacer que los electrones regresen al lado P y hacer trabajo el\u00e9ctrico.<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

Todo lo cual quiere decir que es la energ\u00eda t\u00e9rmica en los fotones que descienden del cielo lo que inicia el proceso.\u00a0Pero esto no es s\u00f3lo un proceso unidireccional.\u00a0A medida que nuestro planeta gira, la radiaci\u00f3n solar calienta la Tierra durante el d\u00eda, pero la Tierra libera esa energ\u00eda nuevamente como luz infrarroja en el fresco de la noche.\u00a0Y es este flujo de fotones infrarrojos en el aire m\u00e1s fr\u00edo en lo que un grupo de investigadores de la UNSW est\u00e1 trabajando para aprovechar.<\/p>\n

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La radiaci\u00f3n solar calienta la superficie durante el d\u00eda, pero esta energ\u00eda se vuelve a emitir hacia el fr\u00edo cielo nocturno como radiaci\u00f3n infrarroja.<\/figcaption>
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UNSW<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

El dispositivo del equipo de investigaci\u00f3n se llama diodo termorradiativo y b\u00e1sicamente funciona como el inverso de una celda solar, aceptando la energ\u00eda t\u00e9rmica radiada hacia arriba desde la Tierra (o cualquier otra fuente de calor) hacia un \u00e1rea m\u00e1s fr\u00eda y convirtiendo el flujo de energ\u00eda a trav\u00e9s de ese diferencial de temperatura en potencial el\u00e9ctrico.\u00a0Est\u00e1 construido con algunos de los mismos materiales que se utilizan en las gafas de visi\u00f3n nocturna por infrarrojos.<\/p>\n

“Es realmente lo contrario de una celda solar convencional en su funcionalidad”, nos explic\u00f3 en un correo electr\u00f3nico el Dr. Michael Nielsen, profesor e investigador de la Escuela de Ingenier\u00eda de Energ\u00eda Fotovoltaica y Renovable de la UNSW.\u00a0“Pero todav\u00eda usa una uni\u00f3n PN de semiconductores como el n\u00facleo del dispositivo (simplemente se ejecuta a la inversa).<\/p>\n

“La idea de que termodin\u00e1micamente podemos producir energ\u00eda a trav\u00e9s de la emisi\u00f3n de luz en lugar de la absorci\u00f3n puede ser un obst\u00e1culo para muchos, pero al igual que una celda solar, lo que finalmente tenemos aqu\u00ed es un motor t\u00e9rmico, con la diferencia de cambiar el convertidor de energ\u00eda desde el lado fr\u00edo (c\u00e9lula solar en la Tierra que absorbe fotones del Sol) hasta el lado caliente (diodo termorradiativo en la Tierra que emite fotones a la frialdad del espacio)”.<\/p>\n

“Dondequiera que haya un flujo de energ\u00eda, podemos convertirlo entre diferentes formas”, explic\u00f3 el profesor asociado Ned Ekins-Daukes, coautor de la investigaci\u00f3n de Nielsen.<\/p>\n

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\"Los<\/picture><\/a><\/p>\n
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Los cuatro cuadrantes operativos de voltaje de corriente para un fotodiodo: I es un LED, II es un diodo termorradiativo, III es un fotodetector y IV es una celda fotovoltaica.<\/figcaption>
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Fot\u00f3nica ACS<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Si bien el concepto de “recolectores de energ\u00eda emisiva” se propuso te\u00f3ricamente en 2014, este nuevo art\u00edculo, publicado en la revista ACS Photonics, marca la primera vez que se demuestra que un diodo termorradiativo produce una cantidad medible de energ\u00eda.<\/p>\n

Cabe se\u00f1alar que no es mucho poder en esta etapa.\u00a0Con un diferencial de temperatura de solo 12,5 \u00b0C, el equipo logr\u00f3 medir una densidad de potencia el\u00e9ctrica termorradiativa m\u00e1xima de 2,26 mW por metro cuadrado, con una eficiencia radiativa estimada del 1,8 por ciento.<\/p>\n

\u201cEn este momento, la demostraci\u00f3n que tenemos con el diodo termorradiativo es de potencia relativamente muy baja\u201d, dijo A\/Prof Ekins-Daukes. \u201cUno de los desaf\u00edos fue detectarlo.\u00a0Pero la teor\u00eda dice que es posible que esta tecnolog\u00eda produzca en \u00faltima instancia alrededor de 1\/10 de la potencia de una c\u00e9lula solar”.<\/p>\n

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Una imagen infrarroja del equipo de investigaci\u00f3n muestra c\u00f3mo el calor del cuerpo humano tambi\u00e9n puede ser un objetivo potencial para la recolecci\u00f3n de energ\u00eda.<\/figcaption>
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UNSW<\/div>\n<\/div>\n<\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

De hecho, es posible usar esta tecnolog\u00eda para generar energ\u00eda a partir de m\u00e1s o menos cualquier cosa que brille cuando la miras a trav\u00e9s de una c\u00e1mara t\u00e9rmica.\u00a0Eso podr\u00eda incluir la recolecci\u00f3n de energ\u00eda del calor residual industrial, o potencialmente incluso la creaci\u00f3n de dispositivos bi\u00f3nicos que funcionen con el propio calor del cuerpo.<\/p>\n

El equipo dice que este es en gran medida un paso inicial, con un largo camino por recorrer en t\u00e9rminos de optimizaci\u00f3n y desarrollo.\u00a0Espera que el mundo comercial intervenga para financiar e impulsar las pr\u00f3ximas etapas.\u00a0“Creo que para que esta sea una tecnolog\u00eda innovadora, no debemos subestimar la necesidad de que las industrias intervengan y realmente la impulsen”, dijo Ekins-Daukes.\u00a0“Yo dir\u00eda que todav\u00eda queda alrededor de una d\u00e9cada de trabajo de investigaci\u00f3n universitaria por hacer aqu\u00ed. Y luego necesita que la industria lo recoja. Si la industria puede ver que esta es una tecnolog\u00eda valiosa para ellos, entonces el progreso puede ser extremadamente r\u00e1pido. El milagro de la energ\u00eda solar actual se debe a investigadores de renombre mundial como el profesor de ciencia Martin Green en la UNSW, pero tambi\u00e9n a los industriales que han recaudado grandes sumas de dinero para ampliar la fabricaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n

Fuente:<\/p>\n

Blain, L. (2022b, mayo 18). Bizarre night-time solar cell generates power in a backwards process<\/i>. New Atlas. Recuperado 18 de mayo de 2022, de https:\/\/newatlas.com\/energy\/unsw-night-time-solar-thermoradiative\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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