¿Quisieras que las ventanas de tu casa funcionaran como paneles solares? En China inventan una forma algo peculiar

Si quieres contar con tu propia fuente de energía limpia, una opción común es que instales paneles solares en el techo de tu casa o en el jardín, ¿pero te imaginas si tus ventanas pudieran cumplir esa misma función a un costo más económico y sin volverse opacas o teñidas de colores extraños (es decir, que sigan siendo ventanas)? Científicos de la Universidad de Nanjing (China) han creado una capa transparente que se puede aplicar a cualquier ventana para convertirla en un panel solar, conservando su estética.

Este revestimiento es un nuevo tipo de concentrador solar difractivo, denominado CUSC (Colorless and Unidirectional Solar Concentrator), el cual promete combinar iluminación natural, compatibilidad arquitectónica y autosuficiencia energética. Disfrutas la vista y además aportas electricidad limpia a tu propio espacio y ayudas a reducir emisiones.

Detrás de mi ventana (inteligente)

“El diseño del CUSC supone un avance en la integración de la tecnología solar en el entorno construido sin sacrificar la estética”, afirmó el profesor Wei Hu, coautor principal del estudio publicado en la revista académica PhotoniX. “Representa una estrategia práctica y escalable para la reducción de carbono y la autosuficiencia energética”.

El diseño propuesto consiste de una película multicapa de cristales líquidos colestéricos (CLC). A diferencia de los cristales líquidos de las pantallas LCD, estos poseen una estructura helicoidal que les permite interactuar de manera muy selectiva con la luz.

En este caso, los CLC separan polarizaciones circulares de la luz incidente: una polarización (la que coincide con la quiralidad del cristal) se refleja dentro del vidrio y es guiada hacia los bordes, mientras que la otra pasa a través del vidrio sin modificaciones importantes, como en una ventana cualquiera. La luz que se va a los bordes es recogida por células fotovoltaicas y transformada en electricidad.

«Mediante la ingeniería de la estructura de las películas de cristal líquido colestérico, creamos un sistema que difracta selectivamente la luz polarizada circularmente, guiándola hacia la guía de ondas de vidrio en ángulos pronunciados», explicó Dewei Zhang, coautor del estudio. «Esto permite captar hasta el 38.1% de la energía de la luz verde incidente en el borde».

Hacia los paneles solares estéticos y eficientes

Los científicos construyeron un prototipo experimental el cual consistió de un vidrio recubierto con estas películas de CLC, y con una célula fotovoltaica de silicio montada en un borde para capturar la luz redirigida. Tal como indicó el profesor Dewei Zhang, el dispositivo logró canalizar hasta el 38% de la luz incidente en un solo color (verde de 532 nm) hacia la célula. Bajo luz solar estándar, la eficiencia de conversión alcanzó alrededor de 3.7%, suficiente para alimentar un pequeño ventilador de 10 mW.

Además, el dispositivo mantuvo una transparencia visible del 64%, lo que es comparable a muchas ventanas comunes. El índice de reproducción cromática (que mide qué tan naturales se ven los colores a través del vidrio) alcanzó valores de 91 sobre 100. En otras palabras: los objetos vistos a través de estas ventanas lucen prácticamente igual que a simple vista, sin tonalidades extrañas. La claridad se conserva incluso cuando la luz incide en ángulos pronunciados.

Otra ventaja es la resistencia del material. El prototipo soportó más de 1,500 horas de prueba bajo iluminación intensa manteniendo más del 95% de su rendimiento. A lo largo de un día soleado, la eficiencia se mantuvo estable, con pequeñas variaciones según la posición del sol.

Este no es el único proyecto en el mundo que trabaja en el desarrollo de una tecnología capaz de hacer que una ventana capture energía solar, y así contribuya a la sostenibilidad energética (demanda que va en aumento, como en la Unión Europea, donde la fotovoltaica se convirtió en la principal fuente de electricidad). Pero hay obstáculos de muchos tipos.

En este caso, el revestimiento desarrollado por los científicos de Nanjing todavía no está listo para el mercado, según reconoce el propio estudio. La eficiencia aún está lejos de las células solares convencionales, y los materiales podrían degradarse con el tiempo debido a la radiación ultravioleta. Se necesitarán recubrimientos protectores y mejoras en los procesos de fabricación para empezar a pensar en su potencial comercial.