Paneles Fotovoltaicos Transparentes.

Luis David Yunga Chapa

Universidad de Cuenca

david.yunga14@ucuenca.ec

Abstract El empleo de paneles fotovoltaicos para la

generacin de electricidad tradicionalmente est limitado

a aplicaciones en las cuales su ubicacin en una

determinada instalacin sea de tal manera que no afecte

la visibilidad de sus usuarios ,lo que indirectamente

estableca que los paneles nicamente podran ser

colocados en los techos tanto de domicilios como de

edificios de una ciudad , por lo que surgi la necesidad de

establecer sistemas fotovoltaicos que puedan ser

implementados en lugares como ventanas u otros lugares

no habituales para estas aplicaciones, lo que significa el

desarrollo e implementacin de clulas fotovoltaicas semi o

totalmente transparentes, de esta manera se aprovechara

no nicamente la radiacin solar directa sino tambin la

radiacin difusa altamente incidente en ventanas de las

instalaciones en general.

Index Terms Nano tubos, Ultravioleta, Infrarrojo,

Mapa de sombras.

Introduccin

El presente trabajo analiza el desarrollo de paneles fotovoltaicos transparentes e indirectamente posibles aplicaciones para la generacin de energa elctrica mediante el uso de fuentes renovables basado en los principios de una cultura amigable con el medio ambiente, el documento surge ante la necesidad de mejorar el aprovechamiento de la energa presente en la radiacin solar, basado en el inters de emplear paneles FV en lugares que no seran factibles con los paneles

solares mono y poli cristalinos tradicionales. Adems se analiza la introduccin de esta tecnologa

en dos escenarios, a grande y pequea escala de esta manera se estima la aceptacin o no del nuevo sistema

para cada caso de estudio.

I. ESTADO DEL ARTE.

La carrera hacia la bsqueda de nuevas fuentes de energa empleando las denominadas fuentes renovables, plantearon aprovechamiento de la energa presente en la radiacin solar que llega a la Tierra, la solucin para la conversin de dicha energa primaria en energa elctrica ,fue presentada por los panales fotovoltaicos que a breves rasgos son lminas de materiales semiconductores que emplean elementos dopantes con la

finalidad de establecer un campo elctrico con una barrera de potencial que es superada cuando los paneles son expuestos a radiacin solar ,con lo cual se establece

una corriente para posterior generar energa elctrica.[1] En 1883, Charles Fritts (USA) cre la primera clula

fotovoltaica con una eficiencia del 1%.Posteriormente en 1946, el ingeniero americano Russell Shoemaker Ohl

patent la clula solar moderna. [2]

Figura 1 Primeras Clulas FV [Global Energy] [2] A lo largo de la evolucin de los paneles fotovoltaicos

siempre se prioriza aumentar la eficiencia, ya que los paneles estn caracterizados por una baja eficiencia la cual es la principal desventaja de esta tecnologa. En la actualidad se hablan de hasta cuatro generaciones de paneles, en los de primera generacin se encuentran los desarrollados antes de los aos 90 con una eficiencia del 8%, posteriores a estos se encuentran los de segunda generacin caracterizados por una eficiencia mxima de 30% y un alto coste, por otra parte los de tercera generacin se encuentran en fase de experimentacin, emplean nuevos materiales como nanotubos de carbono,

se prev un eficiencia mxima de 60% para el 2020. [2] Finalmente en la categora de cuarta generacin los paneles se basan en varias capas que no slo aprovecharan los diferentes tipos de luz, sino tambin el espectro infrarrojo, en esta categora se encuentra los paneles fotovoltaicos con alto grado de transparencia, dispositivos analizados en el presente documento.

II. DESCRIPCIN.

Los primeros trabajos orientados hacia la fabricacin de paneles trasparentes se basan en una tcnica con la cual logran direccionar los rayos solares hacia los extremos del panel empleando pequeas esferas de silicio[2],sin embargo mediante esta tcnica los resultados no fueron los ptimos ya que se logr

nicamente una trasparencia aproximada del 70% . Sin embargo un equipo de cientficos e investigadores

de las Universidad del Estado de Michigan crearon la primera celda fotovoltaica transparente que presenta una

eficiencia aproximada del 5%.

Figura 2 Placa FV [2]

El panel est compuesto por molculas orgnicas desarrolladas por el equipo, capaces de absorber los espectros de luz ultravioleta e infrarroja, los cuales se envan hacia el borde del material para ser convertido en electricidad por medio de tiras finas de celdas fotovoltaicas. Esto es gracias "a que los materiales no absorben ni emiten luz en el espectro visible y se ven

excepcionalmente transparentes para el ojo humano" [3] .

III. APLICACIONES

1. Ventanas fotovoltaicas : Un complemento ideal a los paneles ubicados en techos y azoteas, seran los sistemas instalados en ventanas de edificios en ciudades o domicilios particulares.

Figura 3 Ventana FV [New Energy Technologies] [4]

1.1. Anlisis de escenarios de aplicaciones. Los escenarios de aplicaciones estn relacionados directamente con la topografa de la ciudad donde se implanta el sistema de ventanas fotovoltaicas, es decir para ciudades con una topografa accidentada tal es el caso de las ciudades de la Regin Sierra, la factibilidad de dicho sistema debe ser analizada conjuntamente con un denominado mapa de sombras referidas a las sombras producto de las elevaciones de tierra, para garantizar la factibilidad

tanto tcnica como econmica.

Por otra parte se encuentran ciudades con un alto ndice de desarrollo caracterizado por altas edificaciones, en las cuales el mapa de sombras estar relacionado con las infraestructuras que podran comprometer la viabilidad de la incorporacin de este sistema de generacin de energa elctrica.

Figura 4 Edificios con capacidad para instalar paneles FV

transparentes [4]

2. Ciudades patrimoniales.

2.1. Techos sobre pasos peatonales Es conocido que una ciudad con una definicin Patrimonial no puede incorporar en su arquitectura elementos con impactos visuales considerables, por esta razn los paneles trasparentes serian la solucin ideal si se pretende incorporar generacin fotovoltaica (ventanas, techos, etc.) en sus ciudades.

3. Ventanas y parabrisas de vehculos Un gran porcentaje de la superficie de un vehculo est constituida por el sistema de ventanas que conjuntamente con el techo, pueden emplearse para la generacin de energa fotoelctrica para el propio abastecimiento del vehculo o para almacenamiento en bateras adicionales para un posterior consumo.

Figura 5 Vehculo Prototipo con paneles FV. [5]

IV. CONCLUSIONES:

Es evidente el gran potencial que posee Ecuador en la generacin de electricidad mediante sistemas que incorporen clulas fotovoltaicas transparentes, especficamente en lo que respecta a las ventanas fotovoltaicas ,ya que la mayora de sus ciudades en la actualidad no posee altas edificaciones que produzcan sombras que limiten o impidan la incorporacin de esta nueva tecnologa, por otra lado es conocido que el empleo de sistemas tradicionales fotovoltaicos no podra ser implantadas en centros histricos por motivos de impactos visuales, dicho inconveniente se presenta particularmente en nuestra ciudad (Cuenca), por lo que los paneles trasparentes son una muy buen opcin para implantar sistemas fotovoltaicos en la mayor parte de la

ciudad.

Sin embargo la eficiencia de los paneles trasparentes en la actualidad sigue siendo muy baja, por lo que su uso masivo an debe esperar hasta lograr nuevos avances, de tal manera que econmicamente puedan competir con las fuentes de energa tradicionales.

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VI. REFERENCIAS

[1] Juan Leonardo Espinoza, 2014, Energa Solar Fotovoltaica

[2] Fundacin EROSKI, 30 12 2015. [En lnea]. Available:

http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia

_y_ciencia/2009/10/15/188572.php

[3] Christian de la Cruz, Fayer Wayer, 20 18 2014. [En

lnea]. Available:

https://www.fayerwayer.com/2014/08/investigadores -

crean-el-primer-panel-solar-transparente/

[4] Ral lvarez, Xataka, [En lnea]. Available

http://www.xataka.com/energia/esta-ventana-es-capaz-de-

generar-energia-gracias-a-un-panel-solar-transparente

[5] Andrs Escoto Castro, Andy sal, [En lnea]. Available:

http://andysali.blogspot.com/2012/01/phillips -y-baf-

desarrolla-oleds.html#.VoRPc7Z95dg