Las instalaciones de autoconsumo y las plantas fotovoltaicas se han multiplicado en España en los últimos años, pero la energía solar todavía tiene mucho margen de mejora. Muchos científicos investigan la mejora de la eficiencia de los paneles a través de materiales como la perovskita, mientras otros investigan en mejorar el diseño del vidrio que recubre los paneles para optimizar la captación de la luz solar.

Desde hace años, una de las líneas de investigación más habituales es el uso de reflectores para mejorar la producción de los paneles, con la idea de reducir su número y, por tanto, los costes. Sin embargo, aunque sucesivos experimentos han demostrado su gran potencial, su aplicación en proyectos reales no ha ido más allá debido a su elevado coste y a que la industria todavía no lo considera como un método viable. 

Para cambiar esa percepción y comprobar si efectivamente puede ser una manera más efectiva de generar energía renovable, investigadores de la Universidad Multimedia de Malasia han llevado a cabo una evaluación a fondo de su viabilidad económica. Así, han comprobado de primera mano hasta qué punto los reflectores pueden aumentar el rendimiento energético de las placas solares y han publicado un artículo en la revista Scientific Reports con los resultados. 

Espejos para mejorar las placas solares

Para entender las posibilidades que pueden ofrecer los reflectores en la producción de energía de las placas solares primero conviene saber cómo funcionan. Las células fotovoltaicas que las forman tienen como objetivo maximizar la absorción de la luz solar para su posterior conversión en electricidad.

Para ello cuentan con una capa activa, formada habitualmente por un material semiconductor como el silicio, que es la encargada de absorber los fotones y convertirlos en electrones. El problema es que, por el camino, se pierde parte de la luz, ya que esta puede reflejarse en la superficie de la célula por la diferencia del índice de refracción entre el semiconductor y el aire circundante.

Una instalación de placas fotovoltaicas con reflectores Plusampere Omicrono

Así, la luz reflejada implica una merma en el potencial de conversión de energía de los paneles solares. Para evitar esta pérdida, o minimizarla lo máximo posible, algunos investigadores apuestan por añadir una fina capa reflectora a la superficie de la célula solar. Esta solución es especialmente efectiva cuando la cantidad de radiación solar es baja, y tiene el potencial de mejorar hasta un 30% la producción de energía en determinadas condiciones meteorológicas.

Pero hay otros métodos similares para mejorar el rendimiento de las placas solares, como un reflector de chapa de aluminio, uno con forma curva y otro sistema que, además de un reflector de acero inoxidable, también incorporaba un refrigerador. Sin embargo, ninguno de ellos parecía rentable ni contaba con un estudio económico sobre su viabilidad final como producto comercial.

Pruebas en escenario real

Para poner a prueba las conclusiones de anteriores estudios y comprobar si realmente podría ser una solución para mejorar la generación de energía fotovoltaica, los investigadores malasios decidieron construir y poner a prueba su propio montaje.

Para ello construyeron un rudimentario prototipo con unos espejos verticales (que en total abarcaban una superficie de 2,2 metros de ancho y uno de alto) colocados en un ángulo de 75º junto a un sistema con cuatro módulos solares. Estos tenían una potencia de 525 W cada uno y una eficiencia del 20,3%. 

El prototipo de paneles solares con reflectores del equipo malasio Universidad Multimedia de Malasia Omicrono

El conjunto se instaló en una planta de tratamiento de aguas residuales para evaluar su desempeño. En febrero de 2022 se llevaron a cabo las mediciones de lo que producía el sistema sin reflectores, mientras que en abril de ese mismo año analizaron los mismos datos pero esta vez con los espejos añadidos. Para ello tuvieron en cuenta parámetros como la temperatura ambiente, la radiación solar, la velocidad del viento, la energía de salida o la eficiencia de los paneles.

Estas pruebas demostraron una mejora significativa en la producción de energía fotovoltaica, con un aumento del 14,57%. Además, gracias a los reflectores, los paneles alcanzaron una eficiencia máxima del 25,5%, sensiblemente superior al 22,7% logrado sin los espejos.

[La idea para que las placas solares también produzcan energía por la noche: una constelación de espejos]

"A pesar de la mayor velocidad del viento en febrero, que puede reducir la temperatura de la fotovoltaica y mejorar el rendimiento, la fotovoltaica sin reflector muestra un rendimiento inferior en comparación con la fotovoltaica con reflector instalada en abril", indica el equipo en las conclusiones del estudio.

Para los investigadores, tan importante como la mejora del rendimiento era su viabilidad económica, para lo que analizaron el factor coste-eficacia (FCE, por sus siglas en inglés). Es un parámetro a tener muy en cuenta a la hora de diseñar estos productos, ya que determina si es más ventajoso apostar por ellos o añadir más módulos fotovoltaicos a una instalación.

Tras revisar los resultados de las pruebas y realizar los cálculos pertinentes, los científicos estimaron que el FCE de sus reflectores para paneles solares era del 0,955, "lo que significa que el reflector fotovoltaico es económicamente viable". Eso sí, precisan que sólo tuvieron en cuenta su aplicación en las condiciones meteorológicas de Malasia, un país en el que las altas temperaturas son la norma y en el que el mes habitualmente más lluvioso es abril.

Por eso, a pesar de lo positivo de los resultados, los firmantes del artículo señalan la necesidad de una investigación más a fondo para mejorar el rendimiento de los reflectores fotovoltaicos y poder convertirlos en un producto de consumo en todo el mundo. 

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