Ventanas fotovoltaicas de kesterita que pueden generar y almacenar energía

Una investigación de la Universidad de Henan ha dado con un nuevo tipo de ventanas electroquímicas inteligentes que no sólo pueden autoalimentarse, sino también almacenar energía solar.

Fuente: EcoInventos

Pueden cambiar su transparencia en función de las condiciones meteorológicas para mejorar el confort de las habitaciones y reducir los costes de climatización interior.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Henan (China) ha desarrollado unas originales ventanas fotovoltaicas hechas de kesterita, capaces de regular la radiación luminosa e incluso almacenar energía. Los resultados del estudio se han publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells y sitúan el invento en la clase de las ventanas electrocrómicas.

Las ventanas electrocrómicas tienen cristales recubiertos de materiales especiales (como óxido de tungsteno u óxido de níquel), que cambian su capacidad de transmisión de luz en respuesta al voltaje. Así se controla la cantidad de luz y calor que pasa a la habitación.

Es una tecnología activa: se necesita una descarga eléctrica para que el dispositivo cambie su opacidad.

¿Cuáles son las ventajas? 

Se ha demostrado que los cristales electrocrómicos pueden compensar hasta un 30% de las necesidades energéticas del edificio. Pero, por otro lado, necesitan una fuente de alimentación externa, lo que limita considerablemente su aplicación. Por eso, a lo largo de los años se ha ido integrando esta tecnología con la fotovoltaica. Las ventanas inteligentes electrocrómicas alimentadas por células solares son una solución prometedora para ahorrar energía, aunque siguen teniendo varias limitaciones. Una de ellas es el color: cuando se oscurecen, se vuelven azules, lo que reduce el confort visual. Además, la adición de células solares de silicio aumenta considerablemente los costes de producción.

Ventanas fotovoltaicas de kesterita

Las nuevas ventanas fotovoltaicas de kesterita de la Universidad de Henan ofrecen una solución excelente. En concreto, el equipo, dirigido por Guofà Cai, ha integrado una ventana electrocrómica basada en óxido bimetálico de níquel-cobalto (NiCoO2) con células solares de película fina CZTSSe. Este último es la versión creada en laboratorio del mineral kesterita, un material con buenas propiedades ópticas y electrónicas, gran estabilidad y obtenido a partir de elementos abundantes y no tóxicos. Por supuesto, su rendimiento aún no está al nivel del silicio cristalino. Pero sigue ofreciendo rendimientos superiores al 12%.

Las películas de NiCoO2, preparadas por deposición en baño químico, presentan un color estéticamente neutro, que puede mejorar el confort visual de los residentes. Y el minimódulo fotovoltaico de 1,89 cm², integrado en el cristal, proporciona una fuente estable y eficaz de energía propia para el electrocromismo.

Y no sólo eso. La ventana también integra una película de óxido de titanio (TiO₂) como electrodo auxiliar con excelentes propiedades de almacenamiento de energía. De hecho, esta película de nanopartículas actúa como capa de almacenamiento de iones gracias a su buena capacidad de equilibrar la carga y su alta transmitancia. Probada en condiciones de iluminación estándar, la ventana fotovoltaica de kesterita mostró un consumo energético de 318,3 mWh/m² y una eficiencia global del 2,15%. Según los científicos, estos valores son comparables a los del vidrio solar actual. También ofrecía una excelente modulación óptica (56,0% a 550 nm) y una rápida velocidad de coloración (17 s).