La Universidad de Nanjing ha publicado en la revista PhotoniX un recubrimiento transparente que convierte el vidrio común en un concentrador solar direccionado, sin teñir ni distorsionar la ventana, es decir, es una especia de placa solar. La tecnología, basada en capas de cristal líquido colestérico (CLC), difracta de forma selectiva parte de la luz y la conduce por el interior del vidrio hasta el canto, donde pequeñas células fotovoltaicas convierten esa energía en electricidad.
El artículo científico reporta una transmisión media del 64,2% en el espectro visible, un índice de reproducción cromática del 91,3% y una captación de hasta el 38,1% de la energía de luz verde incidente en el borde del vidrio, manteniendo la apariencia “incolora” del acristalamiento. En un prototipo de una pulgada, el conjunto llegó a mover directamente un ventilador de 10 miliwatios bajo sol, y los modelos teóricos proyectan que una ventana de dos metros podría concentrar la luz hasta 50 veces.
El equipo liderado por Wei Hu y con Dewei Zhang como coautor propone un concentrador solar difractivo (CUSC) que apila varias capas CLC con periodos helicoidales distintos. Esa arquitectura amplía la “banda fotónica” a todo el visible y, junto a un alineamiento lateral submicrométrico, fuerza que la luz difractada se guíe en un único sentido dentro del vidrio. Así, la captación es unidireccional y el campo de visión del usuario permanece nítido. “La película CLC separa la luz por polarización circular y la introduce en la guía de onda de vidrio a ángulos pronunciados”, explica el artículo.
Los autores presentan además un dato clave para dimensionar el estado de madurez: en condiciones reales de iluminación, la eficiencia de conversión del sistema experimental (ventana más células en el canto) se situó entre el 3,1% y el 3,7% en el punto máximo del día, descendiendo al variar la irradiancia. La estabilidad a largo plazo en laboratorio se mantuvo en torno al 95% del valor pico tras 1.500 horas de iluminación LED en ambiente controlado. La propia publicación admite que, para escalar, quedan desafíos en materiales y procesos: optimizar espesores y periodos, introducir capas de mano helicoidal opuesta, y desarrollar fotopatterning “roll-to-roll” de gran área.
Contexto y competencia internacional
El trabajo se inscribe en la carrera por integrar fotovoltaica en la envolvente de los edificios (BIPV) sin penalizar la estética. Frente a los concentradores luminiscentes o sistemas dispersivos, que a menudo colorean el vidrio o pierden eficiencia, la propuesta de Nanjing evita el tinte visible y reduce el número de células necesarias en el borde (hasta un 75% menos, según los autores) lo que, en teoría, abarataría la instalación e incluso permitiría emplear células de mayor rendimiento como las de arseniuro de galio en el canto.
En paralelo, varias compañías compiten por el mismo espacio. La californiana Next Energy Technologies presentó este año la que califica como la ventana orgánica transparente más grande fabricada hasta la fecha (101,6 × 152,4 cm), un hito de escalado industrial aunque con un enfoque tecnológico distinto (OPV transparente depositado por “slot-die”).
La estadounidense Ubiquitous Energy, por su parte, desarrolla recubrimientos transparentes basados en tintes que “cosechan selectivamente” parte del espectro para generar electricidad sin perder transparencia, con el objetivo declarado de transformar fachadas acristaladas en campos solares verticales.
Qué aporta
La contribución principal de Nanjing es conceptual y óptica: demuestra que es posible concentrar de forma unidireccional la luz captada por una ventana sin penalizar la claridad y con parámetros fotométricos compatibles con el uso en edificios (transmitancia y fidelidad de color elevadas). Los resultados prácticos, aunque prometedores, están aún lejos de las eficiencias comerciales de los módulos fotovoltaicos convencionales: el propio artículo sitúa la conversión del conjunto en el entorno del 3%–4% y detalla las líneas de mejora para dar el salto a productos.
A pesar de este gran avance, todavía hay que mirar varias incógnitas como la durabilidad a intemperie en ciclos largos (radiación UV, choques térmicos y humedad), la integración industrial sobre dobles y triples acristalamientos, el coste por metro cuadrado del recubrimiento frente a alternativas BIPV ya disponibles, y el balance energético neto cuando se combinan estas ventanas con gestión térmica del edificio (sombreamiento, cargas de HVAC).
