Científicos de la Universidad de Swansea (Reino Unido) han desarrollado una herramienta que ayuda a identificar los materiales fotovoltaicos óptimos para la agrovoltaica.
El trabajo de investigación «On the Performance Limits of Agrivoltaics – From Thermodynamic to Geo-Meteorological Considerations» (Sobre los límites de rendimiento de la energía agrovoltaica: desde consideraciones termodinámicas hasta consideraciones geometeorológicas), publicado en la revista Solar RRL, explora los límites termodinámicos de los materiales fotovoltaicos basados en semiconductores orgánicos (OPV) y su rendimiento potencial como agrovoltaicos.
El equipo desarrolló una herramienta gratuita que predice la transmisión de la luz, la absorción y la generación de energía de distintos materiales solares a partir de mediciones geográficas, físicas y eléctricas. Afirman que podría aplicarse en casi cualquier lugar del mundo y, por lo que saben, es el primer modelo preciso a nivel de dispositivo que predice los límites de rendimiento termodinámico de diversos semiconductores para la agrovoltaica semitransparente.
«Esta tecnología, que nos permite comparar muchos tipos de material fotovoltaico, podría ayudarnos a determinar cómo equilibramos la producción de alimentos y la generación de energías renovables», afirma Austin Kay, autor principal del estudio.
El artículo afirma que la herramienta será especialmente valiosa para semiconductores moleculares como los orgánicos y las perovskitas, «donde pueden manipularse y diseñarse brechas de banda sintonizables y electroópticas».
Un comunicado de prensa de la universidad explica que algunos materiales fotovoltaicos tienen una banda prohibida ancha, lo que significa que el material absorbe la luz de mayor energía con una longitud de onda más corta, normalmente luz azul, mientras que los materiales con una banda prohibida más estrecha absorben la luz de menor energía y mayor longitud de onda, normalmente luz roja. Este conocimiento puede ayudar a seleccionar los materiales adecuados para la agrovoltaica semitransparente, ya que los cultivos absorben principalmente luz roja y azul para hacer la fotosíntesis, mientras que reflejan la luz verde.
En la conclusión del artículo, los investigadores explican que las capas activas de los OPV semitransparentes deben tener un grosor de unos 100 nm para un rendimiento agrovoltaico óptimo, y que el grosor exacto necesario depende de las propiedades ópticas y de transporte de un dispositivo determinado.
Durante su investigación, el equipo también definió un factor de cobertura (CF) para el despliegue de células fotovoltaicas en una estructura de cultivo protegida, como un invernadero. El equipo descubrió que la eficiencia de utilización de la luz (LUE), que cuantifica la cantidad de luz incidente convertida en energía eléctrica por las células fotovoltaicas o puesta a disposición de los cultivos, de los agrovoltaicos semitransparentes basados en OPV es comparable a la de las células solares opacas basadas en semiconductores inorgánicos como el silicio cristalino o el arseniuro de galio.
«En general, descubrimos que las células fotovoltaicas inorgánicas de última generación generan más potencia por metro cuadrado que las OPV semitransparentes, pero las LUE ponderadas por CF de las OPV pueden competir con los sistemas inorgánicos establecidos», concluye el artículo.
Los investigadores añaden que hay otras consideraciones que pueden influir en la elección de la agrovoltaica, como la estabilidad del dispositivo, la robustez del entorno de cultivo protegido, el clima local, la época del año y la sensibilidad a la longitud de onda del cultivo. «Nunca se trata sólo de maximizar la transmisión y la generación de energía», afirma el documento.
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.