Nanopilares en células fotovoltaicas
Por Daniel Fernández Huete
Las células solares basadas en películas delgadas son menos costosas que las tradicionales, fabricadas a partir de obleas de silicio cristalino; el principal problema es que aún no son tan eficientes convirtiendo la radiación solar en electricidad. Solasta, una compañía con sede en Newton, Massachusetts, está investigando un nuevo diseño de nanoestructuras que supera uno de los principales hándicaps en la mejora de estos dispositivos. El nuevo diseño consiste en conformar la película en forma de matrices de pilares de tamaño nanométrico, en lugar de áreas planas. El núcleo de cada pilar se cubre primero con el metal, luego con silicio amorfo y finalmente de un óxido conductor transparente.
La novedosa arquitectura de estas células consigue separar la trayectoria de los fotones de la de los electrones ya que la luz tiende a ser reflejada de la célula sin ser absorbida. Cuanto más gruesa sea la capa activa de una célula, más luz incidente se capta, y más electrones se generarán. Sin embargo, menor número de electrones libres consiguen escapar de la célula, por lo que se pierde efectividad. Aunque la capa de silicio es delgada, un fotón tiene un trayecto relativamente largo que bajar a lo largo del nanopilar, oportunidad aprovechada para transferir su energía a un electrón. Después, estos electrones liberados viajan perpendicularmente un camino muy corto en el núcleo de cada pilar y salen por el metal produciendo corriente eléctrica. "Los electrones no tienen que viajar a través del material fotovoltaico", dice Zhifeng Ren, profesor de física en la Universidad de Boston y fundador de Solasta. "Tan pronto como se generan, vuelven a formar parte del metal".
Esta innovación supone un aumento de la eficiencia de células solares de silicio amorfo un 10 por ciento, casi el doble de la que se había obtenido en investigaciones anteriores. Según Solasta, el diseño no requiere nuevos equipos o materiales, por lo que se abaratarán los costes de fabricación.
La tecnología de nanopilares, también utilizada en otros campos como la medicina, tiene otra ventaja además de la eficiencia al ser aplicada a las células de silicio amorfo. “Las células de silicio amorfo se degradan bajo la luz solar prolongada, reduciendo su eficiencia entre un 20 y un 30 por ciento,” señala Michael Naughton, también profesor de la Universidad de Boston y cofundador de la empresa. “Sin embargo, esta degradación es mucho menos pronunciada en células cuyo grosor esté por debajo de alrededor de 100 nanómetros, como las de Solasta, que deberían mantener mejor su rendimiento a lo largo de su ciclo vital”.
Si bien todavía no han logrado una gran eficiencia, el primer logro es poder hacerlos de forma sencilla, barata y que pueda ser aplicada a la producción en masa. Los investigadores esperan que en futuras generaciones de este dispositivo se logren eliminar todas las interferencias que impiden alcanzar una eficiencia mayor.
Tags: Ninguno
Sindicación
