Nanoestructuras para triplicar la eficacia en células solares

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Este post trata de una mejora en celdas solares, realizada por el profesor Stephen Chou, de la Universidad de Princeton. Consiguió un nuevo avance en la eficiencia de paneles solares, incrementándola en un 175%. Para ello utilizó una nanoestructura tipo sandwich, combinando metal y plástico.

En una célula solar convencional, parte de la luz es reflejada por su superficie, pero con esta nueva tecnología esa pérdida se reduce. Con ella también se mejora la cantidad de luz capturada, todo ello mediante celdas solares más delgadas.

estructura-celda-solar-PlaCSH

La luz es atrapada a través de los huecos de una celosía superior llamada PlaCSH (plasmonic cavity with subwavelength hole array). Está hecha con una capa de oro de tan solo 30 nanómetros de espesor, donde cada uno de esos huecos que se ven en la figura de arriba tiene un diámetro de 175 nanómetros, que es menor que la longitud de onda de la luz.

Esta nueva célula solar solo refleja el 4% de la luz. Puede dar más eficiencia con ángulos mayores de incidencia de la luz (días nublados, y al atardecer/amanecer). Eso lo logra gracias a esta nueva estructura. La física que hay detrás es bastante compleja, pero la composición del dispositivo es muy simple. La ‘capa ventana’ de metal reemplaza a la típica capa de las celdas solares convencionales, hecha con ITO (tin-doped indium oxide); la metálica inferior es la misma. Otra diferencia la encontramos en la capa activa (material semiconductor), que en este novedoso diseño es de plástico. Es mucho más delgada, aunque también podría fabricarse de silicio, o arseniuro de galio.

esquema-celdas-solares
Esquema comparativo celda convencional con una tipo PlaCSH

Parece que el gran secreto de esta innovadora célula solar está en el comportamiento de la luz cuando incide en ella: se queda prácticamente atrapada. El equipo de investigación también cree que podía servir para aumentar la eficiencia de los paneles solares actuales.

Más información en Phys.org. Las estupendas ilustraciones las ha hecho Dimitri Karetnikov.

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