Avance decisivo en los concentradores solares luminiscentes

Convertir la luz del Sol en electricidad aún no es barato debido al alto costo de las células solares. Pero un método reciente, puramente óptico, ha logrado mejorar los concentradores solares luminiscentes (conocidos también como LSCs, por sus siglas en inglés). Este avance podría contribuir a superar ese obstáculo del costo.

El uso de luz solar concentrada reduce el coste de la energía solar, ya que requiere menos células solares para generar la misma cantidad de electricidad. Los concentradores solares luminiscentes absorben la luz y la reemiten a una frecuencia más baja dentro de los confines de una lámina de material transparente, logrando así concentrar la luz. Estos dispositivos pueden no sólo recolectar luz solar directa, sino también la difusa, como por ejemplo la reinante en un día nublado. El material transparente guía la luz a los bordes de la lámina, donde las células fotovoltaicas convierten la energía solar en energía eléctrica.

La luz solar incidente en una superficie se considera separada en dos partes: la luz solar directa, o radiación directa, que es aquella de la que más nos escudamos en los días soleados, y la luz solar difusa, o radiación difusa, que es la que proviene del reflejo de la luz solar sobre el medio circundante, incluyendo las nubes.

Los concentradores solares de la actualidad usan sistemas de seguimiento del Sol que resultan muy caros. Además, si se desvían unas décimas de grado de la orientación perfecta, la potencia de salida del sistema decae drásticamente. Si pudieran mantener una elevada concentración sin tener que rastrear al Sol, podrían generar electricidad más barata.


Los concentradores solares luminiscentes pueden lograrlo, y en teoría son capaces de obtener concentraciones potencialmente equivalentes a la luz recibida de más de 100 soles, pero en la práctica su rendimiento ha estado muy limitado hasta ahora. Aunque los concentradores solares luminiscentes tradicionales funcionan con eficacia si son de tamaño pequeño, su eficiencia disminuye cuanto mayor es su tamaño. Eso se debe a que gran parte de la energía se reabsorbe antes de alcanzar a las células fotovoltaicas.

El equipo de Chris Giebink (Universidad Estatal de Pensilvania), que incluye a especialistas del Laboratorio Nacional estadounidense de Argonne y de la Universidad del Noroeste, también en Estados Unidos, ha encontrado una forma de propagación sin apenas pérdidas, que finalmente logra un aumento de más del doble en la tasa de concentración con respecto a un concentrador solar luminiscente convencional.

La clave de la cuestión radica en los efectos que se producen cuando la luz viaja a través de una estructura pequeña que tiene un tamaño comparable a su longitud de onda, una magnitud física asociada al color de la luz. Estos nuevos concentradores solares luminiscentes están hechos de dos películas delgadas en una pieza de vidrio. La primera película delgada es una capa luminiscente que contiene un tinte fluorescente capaz de absorber y reemitir la luz solar. La película se asienta sobre una capa de material con un bajo índice de refracción. Gracias a este diseño y a los ajustes que se le pueden hacer, se impide en buena medida la reabsorción de la luz.