Científicos del Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores del Instituto de Ciencias (ICUAP) de la BUAP desarrollaron una celda termoeléctrica para radiación solar concentrada, que permitirá convertir de forma más eficiente el  calor en energía. José Guillermo Pérez Luna, profesor investigador del ICUAP, desarrolló este innovador dispositivo que capta la radiación solar para convertirla en energía eléctrica.

“Tiene varias bondades: trabaja al vacío y tiene una cavidad; no existe una celda de este tipo a nivel mundial, es un desarrollo especial de nuestra Universidad, con la idea de hacer más eficiente la conversión de energía solar en energía eléctrica”, enfatizó.

Características del invento

Según explica el doctor Pérez Luna, normalmente las celdas termoeléctricas tienen una forma cuadrada de 4 por 4 centímetros de área y un espesor de 3 milímetros. Cuando la celda se calienta por una de sus caras y se enfría por la otra, entre las dos terminales que salen de ella, se obtiene la energía eléctrica.
De acuerdo con el investigador, las celdas termoeléctricas tienen placas muy delgadas de óxido de aluminio, que no es muy buen conductor térmico. De ahí que junto con su grupo de trabajo desarrolló placas de aluminio anodizado sobre las que colocó un circuito impreso al que se adhieren los materiales semiconductores.
“Los elementos termoeléctricos son dados con dimensiones de milimétricas anidados en una estructura constituida por 128 pares termoeléctricos y nuestra innovación es haber introducido una cavidad y haber puesto esa celda al vacío”, reiteró.
Estas características permiten que la eficiencia que normalmente tienen las celdas de generar energía de entre 6 y 8 por ciento, se incremente hasta un 12 por ciento.

Evolución de los desarrollos termoeléctricos

Es conocido que la radiación solar concentrada es un buen mecanismo para obtener energía, entidades como Puebla y particularmente los estados del norte del país tienen una amplia insolación, lo que permite disponer de este elemento para abastecer al mercado de energía eléctrica.
“El reto no es fácil, es de tipo tecnológico, pues se trata de crear sistemas de conversión que sean eficientes, baratos y seguros. Actualmente, los elementos de conversión más usados y confiables son las celdas fotovoltáicas”, apuntó.
Durante ocho años el Centro de Investigaciones en Dispositivos Semiconductores del ICUAP ha trabajado en desarrollos termoeléctricos, lo que le ha permitido pasar de celdas de metales a celdas de semiconductores, las cuales aprovechan mejor la radiación solar concentrada.
“En este caso nosotros requerimos de seguimiento solar y de lentes de Fresnel para obtener la concentración. Tenemos además en construcción un sistema de cuatro elementos de concentración solar, con el fin de emular la generación de un panel fotovoltáico con cuatro celdas termoeléctricas”, abundó.
Pérez Luna explicó que las celdas termoeléctricas se fabrican con bismuto, teluro, antimonio y selenio y precisó:
“La celda que se fabrica para trabajar en vacío debe tener una base metálica y un domo de vidrio, de tal manera que cuando se haga el vacío, éste se pueda contener y que la presión atmosférica no rompa el domo, por eso se hace de tipo parabólico.  Cuando la radiación solar concentrada se aplica sobre el domo de vidrio,  se puede registrar una eficiencia en la transferencia de calor de hasta un 85 por ciento”.
Con este tipo de tecnología se pretende que, al utilizar radiación solar concentrada la celda pueda sustituir a varias de tipo fotovoltáicas, es decir, que una sola celda termoeléctrica haga la función de un panel, lo cual permitirá reducir el uso de materiales y reducir los costos.

Solicitud de patente en trámite

Debido a su viabilidad y aplicación tecnológica, dicha invención forma parte de un total de nueve proyectos desarrollados por Pérez Luna, los cuales se encuentran en trámite para obtener la patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), con el apoyo del Centro de Patentamiento del Centro Universitario de Vinculación y Transferencia de Tecnología (CUVyTT).