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Nuevas técnicas para enfriar los chips de los ordenadores mediante células fotovoltaicas

08/04/2011 12:06 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

El aumento del coste del combustible y el interés por las energías alternativas y renovables ha llevado a los técnicos a volcarse en la investigación de la fotovoltaica

Una tecnología desarrollada por IBM para enfriar los chips de los ordenadores podría beneficiar a la energía solar.

Al utilizar un truco generalmente usado para enfriar los chips de alto rendimiento de los ordenadores, los investigadores de IBM han encontrado la manera de fabricar células fotovoltaicas concentradas que son más eficientes a la hora de convertir la energía solar en electricidad.

Los investigadores han demostrado que es posible incrementar alrededor de diez veces la concentración de luz sobre estas células, sin que esto haga que se derritan. Según ellos, esto podría multiplicar por cinco la cantidad de energía eléctrica utilizable.

A IBM no se le conoce por su trabajo en energía solar, pero eso ha cambiado recientemente debido al coste creciente del combustible y el interés en las energías alternativas y renovables, comenta Supratik Guha, científico líder de la investigación de fotovoltaicas en el T.J. Watson Research Center (en Yorktown Heights (Estados Unidos). “Hace más o menos año y medio, decidimos volcarnos a la investigación de la fotovoltaica”, aclara Guha.

El principio que se sigue con las células fotovoltaicas concentradas es el de usar una lente grande para enfocar la luz sobre un pedazo relativamente pequeño de material semiconductor fotovoltaico. El beneficio obtenido es que solo se utiliza una fracción del material semiconductor y por tanto, los costos se reducen.

Existe un número de empresas que se dedican al marketing de estas tecnologías, pero uno de los desafíos esenciales es tener que lidiar con las cantidades enormes de calor producido por los rayos solares enfocados directamente, explica Guha. “En realidad lo que ocurre es que se está recalentando el chip. Cuando su temperatura aumenta, su eficiencia decae, por lo que se necesita mantener la temperatura baja”.

En general existen dos formas para lograr esto: ya sea utilizando disipadores de calor pasivos, es decir, bloques metálicos que atraen el calor hacia afuera de la célula, o, para sistemas de temperatura más elevada. Se puede también utilizar el enfriamiento por agua (que bombea agua a través de un disipador de calor metálico para atraer la energía termal hacía afuera de modo más eficiente).

En muchos aspectos, este problema es muy similar al de enfriar los chips de los ordenadores, algo en lo que IBM tiene mucha experiencia, según comenta Guha. Los chips de tecnología punta rinden 100 vatios por centímetro cuadrado, que es similar a lo que las células fotovoltaicas concentradas tienen que soportar, añade.

Así que Guha adaptó un material, actualmente utilizado para los chips, para mejorar la transferencia de calor entre una célula fotovoltaica y un disipador de calor enfriado con agua.

Si se coloca un chip en un disipador de calor de cobre, la transferencia de calor interfacial no es lo suficientemente buena como para mantener la temperatura baja. Esto se debe a las hendiduras microscópicas que ambas superficies poseen y que solo permiten un contacto de superficie relativamente pequeño entre las caras. Por eso las empresas fotovoltaicas tienden a utilizar varias pastas orgánicas para que actúen como interfaces térmicas. El problema es que dichos materiales no son particularmente efectivos en la transferencia de calor.


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