Ventanas solares que generan electricidad con luz artificial: el avance que podría transformar los edificios

Un equipo internacional liderado por investigadores del University College London (UCL) desarrolló ventanas solares semitransparentes capaces de capturar energía tanto de la luz solar como de la iluminación artificial de interiores. La tecnología, publicada en la revista Advanced Energy Materials, abre la posibilidad de transformar los edificios en generadores de energía limpia durante la noche, los días nublados y también bajo el sol.

Las ventanas desarrolladas permiten el ingreso del 30% de la luz solar —frente al 80% o 90% que deja pasar el vidrio común— mientras convierten en electricidad una proporción récord de la luz disponible en ambientes interiores, según indicó la institución en un comunicado.

El diseño también replica el efecto de los vidrios tintados, al reducir la cantidad de calor que ingresa a los edificios y, con ello, el consumo de aire acondicionado.

El autor senior del trabajo, el Dr. Mojtaba Abdi-Jalebi, del Instituto de Descubrimiento de Materiales de UCL, señaló: "Los techos suelen equiparse con paneles solares, pero las enormes superficies vidriadas de muchos edificios modernos permanecen en gran medida sin aprovechar como recurso energético".

La clave del desarrollo está en el uso de perovskita, un material cada vez más presente en los paneles solares convencionales. A diferencia del silicio tradicional, su composición puede ajustarse para absorber las longitudes de onda específicas de la luz artificial, lo que lo hace apto para generar energía incluso en interiores.

El equipo recurrió a modelos computacionales para determinar el grosor y la disposición ideal de las capas de la celda solar. El resultado fue una capa de perovskita de tan solo 185 nanómetros —unas 500 veces más delgada que un cabello humano—, frente a las tres o cuatro veces mayor que se usa en celdas convencionales. Ese ajuste es fundamental para preservar la transparencia sin sacrificar la eficiencia.

Para reducir los defectos del material —conocidos como "trampas", que impiden que los electrones liberen su energía—, los investigadores incorporaron una molécula específica: el 3-trifluorometil-1H-1,2,4-triazol. Esta adición también contribuyó a estabilizar la estructura cristalina de la perovskita y a frenar su degradación con el tiempo.

Uno de los desafíos técnicos más importantes fue el electrodo, la parte que conduce la electricidad fuera de la celda. En las celdas de perovskita, ese electrodo suele ser de oro opaco. Para resolverlo, el equipo diseñó un electrodo transparente intercalando una capa delgada de oro entre dos capas de óxido de molibdeno, lo que permitió reducir la reflexión y dejar pasar la luz.

El panel fabricado midió 30 por 30 centímetros y los resultados mostraron que las celdas convierten el 22% de la luz artificial intensa en electricidad, y el 14% de la luz solar. En pruebas de durabilidad acelerada, el dispositivo conservó el 80% de su eficiencia luego de 300 horas de exposición continua a la luz.

El autor principal del estudio, Siming Huang, doctorando en el Instituto de Descubrimiento de Materiales de UCL, destacó que el efecto de oscurecimiento parcial del vidrio tiene implicancias directas sobre el consumo energético de los edificios: "Esto es especialmente importante en las zonas más cálidas del mundo, que destinan una alta proporción de energía al aire acondicionado".

La visión de largo plazo del equipo apunta a que los fotovoltaicos semitransparentes sean tan fáciles de integrar como una película adhesiva para vidrios. Abdi-Jalebi indicó que el próximo paso es desarrollar celdas solares flexibles aplicables a estructuras curvas —como las ventanas del rascacielos The Shard en Londres o los parabrisas de automóviles— y a superficies no rígidas como ropa o mochilas.

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