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Diseñan una estructura nanométrica que mejora la eficiencia de células solares

Diseñan una estructura nanométrica que mejora la eficiencia de células solares

Una nueva estructura nanométrica puede recubrir la superficie de algunos paneles solares de silicio y mejorar su rendimiento hasta un 40 por ciento. Este diseño, obra de investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) en España, podría aplicarse en futuras instalaciones solares para conseguir una mejor eficiencia energética.

El nuevo diseño se basa en una “metasuperficie”, es decir, una superficie compuesta por pequeñas estructuras que se repiten siguiendo un patrón. Además, tanto las estructuras como el patrón son menores que la longitud de onda de la luz. Esto significa que deben tener dimensiones nanométricas (millonésimas de milímetro), explican los investigadores, del Grupo de Displays y Aplicaciones Fotónicas (GDAF) de la UC3M.

El diseño que plantean consiste en grabar cruces en una célula solar de silicio amorfo hidrogenado de capa delgada. En concreto, en la capa conductora transparente por donde entra la luz. Después, unas nanoesferas de material dieléctrico rellenan estas cruces. De esta manera, la luz que llega a la célula se redirige eficazmente a su zona activa, el lugar donde se transforma en corriente eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico. Con ello consiguen atrapar en la célula solar más luz, generando hasta un 40 por ciento más de corriente generada, según sus cálculos, que han publicado en la revista académica Solar Energy, bajo el título de “Boosting ultrathin aSi-H solar cells absorption through a nanoparticle cross-packed metasurface”.

En el trabajo, estos investigadores han podido determinar el material idóneo para las nanoesferas, como es el óxido de zinc, así como sus tamaños adecuados para que la fabricación ya sea factible a día de hoy: 210 nanómetros de radio. (Como referencia, un cabello humano tiene un grosor que oscila entre los 60.000 y los 80.000 nanómetros).

“La clave para que esto se consiga de manera eficaz en ciertos ‘colores’ es seleccionar bien los tamaños y materiales“, explica uno de los autores del estudio, Ricardo Vergaz, profesor del Departamento de Tecnología Electrónica de la UC3M. “Lo que hemos hecho ha sido evaluar miles de posibilidades en tamaños y en los índices de refracción, la propiedad óptica más importante del material de las esferas”, añade.

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