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Ciencia de los
Materiales
Un Diseño Parecido al de las Palomitas de Maíz
Duplica la Sensibilidad de Células Solares
28 de Mayo de 2008.
 Un
nuevo método puede conseguir una mejora impresionante en las células
solares de bajo costo que se desarrollan actualmente en los
laboratorios. Usando un diseño semejante a la estructuración en forma de
esferas porosas de las palomitas de maíz, unos investigadores de la
Universidad de Washington son capaces de manipular la luz y multiplicar
por más de 2 la eficiencia de conversión de la energía solar en
electricidad, en células solares sensibilizadas por tintes.
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Las células solares de esa clase, popularizadas por primera vez en un
artículo científico de 1991, son más flexibles, más fáciles de fabricar
y más baratas que las tecnologías solares existentes. Los prototipos
actuales de laboratorio pueden convertir en electricidad un décimo de la
energía solar entrante. Esto es alrededor de la mitad de la eficiencia
de las células basadas en el silicio, usadas actualmente en los paneles
solares de tejados y en calculadoras.
El autor principal de la investigación, Guozhong Cao, profesor de
ciencia e ingeniería de los materiales de la Universidad de Washington,
y sus colaboradores, no intentaron aumentar al máximo la eficiencia
global de una célula sensibilizada por tintes para igualar o superar los
resultados anteriores.
Lo que hicieron fue centrarse en desarrollar los nuevos métodos y
comparar el rendimiento de una superficie homogéneamente rugosa con un
diseño de conglomerados. Uno de los dilemas principales al hacer una
célula solar eficiente es el tamaño de los granos. Los granos más
pequeños tienen el área superficial más grande por volumen, y así
absorben más los rayos de luz. Pero las agrupaciones más grandes, más
cercanas por sus dimensiones a las longitudes de onda de la luz visible,
la fuerzan a rebotar dentro de la delgada superficie absorbente, por lo
que la luz tiene una mayor oportunidad de ser absorbida.
Otros investigadores han probado mezclas de granos grandes con
partículas pequeñas para dispersar la luz, pero han tenido poco éxito en
mejorar la eficiencia. En vez de hacer esto, los investigadores de la
Universidad de Washington sólo fabricaron granos muy diminutos, de
aproximadamente 15 nanómetros de diámetro. Entonces los agruparon
formando conglomerados más grandes, de aproximadamente 300 nanómetros de
diámetro. Las pelotitas más grandes esparcen los rayos de luz entrantes
y los fuerzan a viajar por una distancia mayor dentro de la célula
solar. La estructura interior compleja de las pelotitas crea una enorme
área superficial por cada gramo del material. Esta superficie interior
es recubierta con un tinte que captura la luz.
La eficiencia global era del 2,4 por ciento, usando sólo partículas
pequeñas, la más alta eficiencia lograda para este material. Con el
diseño basado en las pelotitas semejantes a palomitas de maíz, se ha
alcanzado una eficiencia del 6,2 por ciento, más del doble del
rendimiento anterior.
Información adicional en:
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