Eficiencia fotovoltáica, un camino que nos acerca a las revovables
En la universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado un llamado diseño superabsorbente que pueden mejorar la eficiencia de absorción de luz de las células solares de película delgada y los costos de fabricación más bajos.
Se afirma el diseño superabsorbente podría disminuir el espesor de los materiales semiconductores que se utilizan en las células solares de película delgada por más de un orden de magnitud sin comprometer la capacidad de absorción de la luz solar.
Las células solares de película delgada requieren una capa de silicio amorfo de aproximadamente 100 nm de espesor para capturar la mayor parte de la energía solar disponible’, dijo el Dr. Linyou Cao, profesor asistente de ciencia de los materiales e ingeniería en la NC State y autor principal de un artículo que describe el trabajo. ‘La estructura que proponemos puede absorber 90 por ciento de la energía solar disponible que utilice sólo una gruesa capa de 10 nm de silicio amorfo.
Explica Cao, se necesita una capa de teluro de cadmio que es un micrómetro de espesor para absorber la energía solar, pero nuestro diseño puede lograr los mismos resultados con una gruesa capa de 50 nm de teluro de cadmio. Nuestro diseño también puede permitir una gruesa capa de 30 nm de cobre indio galio seleniuro de absorber por completo la luz solar. Eso es un gran avance. «
Cao señaló que la deposición de materiales semiconductores se erige como un obstáculo importante para la mejora de la productividad industrial y la reducción del costo de las células solares de película delgada.
‘Una disminución en el espesor de los materiales semiconductores por un orden de magnitud significaría una mejora sustancial en la productividad de fabricación y la reducción en el costo,’ dijo Cao en un comunicado, porque las células podrían utilizar menos material y las películas delgadas podrían ser depositado más rápidamente .
En sección transversal, el nuevo diseño se parece a una cebolla rectangular. Las capas de material semiconductor que absorben la luz de un núcleo rectangular. El semiconductor, a su vez, está recubierto por tres capas de revestimiento antirreflectante que no absorben la luz.
Para el desarrollo del diseño, los investigadores comenzaron examinando la máxima eficiencia de absorción de luz de materiales semiconductores utilizando técnicas de captura de luz.
Encontraron que la maximización de la absorción solar requiere de un diseño en el que la eficacia de la luz que atrapa la luz solar es igual a la eficacia de la absorción intrínseca de los materiales semiconductores.
Luego, los investigadores diseñaron las estructuras de tipo cebolla para que coincida con su eficiencia luminosa que atrapan con la eficiencia de absorción de los materiales semiconductores en las células solares de película delgada.
Cao dijo: «En primer lugar, en teoría predijo la máxima eficiencia de absorción de la luz solar en los materiales semiconductores dadas y, a continuación, propusimos un diseño que podría ser fabricado fácilmente para conseguir el máximo previsto. Hemos desarrollado un nuevo modelo de hacer este trabajo, porque sentimos que los modelos existentes no fueron capaces de encontrar el límite superior para la absorción solar de materiales semiconductores reales.
‘Y si esto funciona de la manera que creo que sí, sería resolver fundamentalmente los problemas de eficiencia de absorción de la luz por las células solares de película delgada.
‘La estructura superabsorbente está diseñado para la comodidad de la fabricación, y estamos buscando socios para producir y probar este diseño.
‘La estructura debe ser muy fácil de producir con técnicas de deposición de película delgada y nanolitografía estándar. Estamos encantados de trabajar con socios de la industria para implementar este diseño en la producción de células solares de nueva generación ‘.
El documento, «Semiconductor Solar superabsorbentes, ‘ha sido publicado en Scientific Reports
