Para lograr la independencia energética, los investigadores han estudiado los generadores termoeléctricos solares (STEG, por sus siglas en inglés), una fuente prometedora de energía solar que, además de utilizar la luz solar, puede aprovechar diversas formas de energía térmica. Funcionan mediante el efecto Seebeck, generando electricidad a partir de la diferencia de temperatura entre un lado caliente y uno frío. Sin embargo, su eficiencia está severamente limitada; la mayoría de los STEG convierten menos del 1% de la luz solar en electricidad, mientras que los sistemas de paneles solares domésticos tienen una eficiencia de conversión de alrededor del 20%. Esto ha restringido su adopción generalizada como un método práctico de producción de energía.
Una nueva tecnología desarrollada por investigadores del Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester ha reducido considerablemente esta brecha de eficiencia. La investigación relacionada, publicada en la revista *Light: Science & Applications*, describe cómo el equipo creó dispositivos STEG con una potencia 15 veces mayor que los dispositivos anteriores, mediante un enfoque único de ingeniería espectral y gestión térmica.
Guo Chunlei, profesor de Óptica y Física y científico senior del Laboratorio de Energía Láser de la Universidad de Rochester, señaló que durante décadas la comunidad investigadora se ha centrado en mejorar los materiales semiconductores utilizados en los STEG, logrando algunos avances en la eficiencia general. Este estudio, en cambio, no modificó los materiales semiconductores, sino que se enfocó en los lados caliente y frío del dispositivo. Al combinar una mejor absorción solar y captura de calor en el lado caliente con una mejor disipación de calor en el lado frío, se logró una mejora sorprendente en la eficiencia.
El nuevo STEG de alta eficiencia se diseñó utilizando tres estrategias. En el lado caliente, los investigadores emplearon una tecnología especial de metal negro desarrollada en el laboratorio de Guo, que utiliza potentes pulsos láser de femtosegundos para grabar estructuras a nanoescala en tungsteno común. Esto mejora la absorción de energía de la luz solar por parte del material, al tiempo que reduce la emisión de calor en otras longitudes de onda. Luego, cubrieron el metal negro con una lámina de plástico para crear un micro-invernadero, reduciendo la convección y conducción, capturando más calor y aumentando la temperatura del lado caliente. En el lado frío, los investigadores volvieron a usar pulsos láser de femtosegundos para crear un disipador de calor con microestructuras en aluminio común, mejorando la disipación de calor por radiación y convección, lo que duplicó la capacidad de enfriamiento del disipador de aluminio común.
En su investigación, el profesor Guo y su equipo realizaron una demostración simple que mostró que su tecnología STEG puede alimentar un LED de manera más eficiente que los métodos existentes. El profesor Guo indicó que esta tecnología también podría usarse para alimentar sensores inalámbricos del Internet de las Cosas (IoT), dispositivos portátiles o como un sistema de energía renovable fuera de la red en áreas rurales.
