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Ciencia & Tec

Nuevo récord de eficiencia para células solares ultrafinas


Las células solares estándar están basadas en silicio, pero su producción es voluminosa, costosa y consume mucha energía.

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Investigadores del UCL (University College London) han perfeccionado un tipo de célula solar hecha de nanocristales que contienen dos tipos de átomos metálicos: plata y bismuto.

Usando modelos informáticos complejos, descubrieron que una distribución uniforme de 50/50 de átomos de plata y bismuto en todo el material aumentaba la cantidad de luz que absorbían los nanocristales, lo que permitía generar más energía. Publican resultados en Nature Photonics.

Las células solares estándar están basadas en silicio, pero su producción es voluminosa, costosa y consume mucha energía. Las alternativas ultrafinas actuales, que se pueden aplicar a las ventanas y pueden generar energía al tiempo que permiten el paso de la luz visible, están compuestas principalmente por elementos tóxicos como el plomo o el cadmio, o contienen elementos escasos como el indio o el telurio.

Para el estudio de UCL, científicos del ICFO (Instituto de Ciencias Fotónicas) en España fabricaron el nuevo material de célula solar ultrafina (100 nanómetros o una diezmilésima parte de un milímetro de espesor), calentaron los nanocristales para asegurar una distribución más uniforme de las esferas metálicas y registraron una eficiencia de conversión de energía de más del 9 % (es decir, más del 9% de la entrada de energía de la luz solar se convirtió en electricidad). Si bien esto puede no parecer enorme, la eficiencia máxima físicamente posible de la célula solar es del 30%, por lo que este es un resultado importante.

Los investigadores dicen que este nivel de eficiencia podría hacer que la tecnología sea comercialmente viable, pero que se necesitan más mejoras para que la tecnología sea tan eficiente como las células solares basadas en silicio.

El investigador de doctorado Seán Kavanagh (UCL Chemistry and Imperial College London), coautor principal del artículo, dijo en un comunicado: “Los resultados muestran cómo nuestra investigación, que analiza la química y la física subyacentes de los materiales, puede ayudar en el diseño de dispositivos de alto rendimiento y bajo costo y respaldar una economía verde”.

“Estas células solares en particular han dado grandes saltos en eficiencia en menos de una década, del 1-2% al 9%. Esto nos da la confianza de que son posibles mejoras adicionales, y el objetivo es mejorar aún más la eficiencia para que sea comparable con las células solares basadas en silicio”.

Además de consistir en elementos abundantes en la tierra no tóxicos y ser baratos de producir, los nanocristales a base de bismuto han demostrado ser muy estables, dicen los investigadores, evitando la degradación de la célula durante largos períodos de tiempo.

El equipo de investigación señaló que el material de la célula solar era entre 10 y 50 veces más delgado que las tecnologías fotovoltaicas (PV) de película delgada actuales y 1.000 veces más delgado que el PV de silicio.

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