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.
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:
http://uwnews.org/article.asp?articleID=40714
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