La energía termofotovoltaica es una tecnología innovadora que combina los principios de la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica para aumentar la eficiencia en la conversión de la luz solar en electricidad. En esencia, utiliza la luz solar para calentar un material especial, generando así una radiación térmica de alta energía que luego se convierte en electricidad mediante células fotovoltaicas.
Su importancia radica en su capacidad para mejorar significativamente la eficiencia de la conversión de energía solar en electricidad, superando algunas de las limitaciones inherentes a las tecnologías solares convencionales.
En este artículo te explicaremos más sobre la termofotovoltaica y cuales son los avances nuevos que han habido.
Índice
1. ¿Qué es la termofotovoltaica?
La termofotovoltaica es una tecnología que combina los principios de la energía solar fotovoltaica y la energía solar térmica para generar electricidad de manera más eficiente.
Al integrar componentes fotovoltaicos y térmicos, esta tecnología puede aprovechar una gama más amplia del espectro solar y mitigar las pérdidas por calor, lo que la hace especialmente prometedora en regiones con altas temperaturas o variabilidad climática.
2. ¿Cómo funciona la termofotovoltaica?
El aprovechamiento de la energía termofotovoltaica se basa en un proceso de conversión de la radiación solar en electricidad a través de dos etapas principales:
Captura de la radiación solar
En la primera etapa, se utiliza un concentrador solar para enfocar la radiación solar sobre un material especial llamado emisor selectivo. Este material absorbe selectivamente la radiación solar y se calienta, generando radiación térmica de alta energía.
Conversión de la radiación térmica en electricidad
En la segunda etapa, la radiación térmica generada por el emisor selectivo incide sobre una matriz de células fotovoltaicas. Estas células fotovoltaicas están diseñadas para convertir la radiación térmica en electricidad mediante el efecto fotovoltaico, donde los fotones de la radiación térmica liberan electrones en el material semiconductor de las células, generando corriente eléctrica.
Este proceso aprovecha eficazmente tanto la radiación solar visible como la radiación térmica infrarroja, lo que permite una conversión más eficiente de la energía solar en electricidad en comparación con las células fotovoltaicas convencionales, que solo aprovechan la radiación solar visible.
Además, algunas configuraciones de sistemas termofotovoltaicos pueden integrar sistemas de seguimiento solar y elementos ópticos para maximizar la captura de radiación solar y mejorar aún más la eficiencia del sistema.
3. Avances en la termofotovoltaica
Uno de los avances más significativos en la energía termofotovoltaica son las celdas TPV, que a pesar de que no son recientes, sus avances están siendo cada vez más prometedores.
Las células TPV, o células termofotovoltaicas, son dispositivos que convierten directamente la radiación térmica en electricidad utilizando el efecto fotovoltaico. A diferencia de las células fotovoltaicas convencionales, que aprovechan la radiación solar visible, las células TPV están diseñadas para capturar y convertir la radiación térmica de alta energía en electricidad.
El funcionamiento de las células TPV se basa en el principio del efecto fotovoltaico, donde la radiación térmica incide sobre un material semiconductor, generando pares de electrones y huecos que luego se separan por un campo eléctrico interno, produciendo así una corriente eléctrica.
Estas células están diseñadas para operar a altas temperaturas y son selectivas en cuanto a la longitud de onda de la radiación que absorben, lo que les permite capturar eficientemente la radiación térmica de alta energía. Además, su diseño puede incluir estructuras ópticas y capas de filtro para maximizar la absorción de radiación térmica y minimizar las pérdidas por reflexión y conducción.
Además, las células TPV pueden lograr densidades de potencia eléctrica significativamente altas, hasta 10 W/cm2 a temperaturas de 1900 ºC, lo que las hace mucho más potentes que las células solares convencionales.
Conclusión
Hemos llegado al final de este contenido sobre termofotovoltaica, y como vimos, aunque las células TPV presentan desafíos técnicos y de ingeniería, como la optimización de materiales y diseños para mejorar su eficiencia y estabilidad a largo plazo, su capacidad para convertir eficientemente la radiación térmica en electricidad las hace una opción prometedora para una variedad de aplicaciones de generación de energía.
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