Células solares flexibles de nanocable

Los investigadores en McMaster University en Notario (Canadá), afirman que han podido hacer crecer nanocables que absorben la luz. Estos nanocables están fabricados de material fotovoltaico de alto rendimiento sobre un tejido de nanotubo de carbono delgado pero muy resistente. También han logrado hacer crecer nanocables similares a partir de sustratos re-utilizables y colocaron las minúsculas partículas dentro de una película de poliéster flexible. Ambos enfoques, sostienen, podrían llevar a células solares que sean flexibles y más económicos que las fotovoltaicas de hoy en día.

Ahora, el desafío ante los investigadores es de mejorar la eficiencia de las células sin incrementar los costes. Al equipo de investigación, liderado por Ray LaPierre, profesor del departamento de ingeniería física de la universidad, se le concedió tres años para lograr este objetivo – con el respaldo de alrededor de $ 600.000 provenientes del gobierno de Ontario y Cleanfield Energy, un socio de investigación privado ubicado cerca de Toronto, dedicado al desarrollo de las tecnologías eólicas y solares.

LaPierre declara que el objetivo es de producir células solares flexibles y a un coste razonable, compuestas de nanocables del Grupo III-V que, dentro de los cinco años, lograran una eficiencia de conversión del 20%. A más largo plazo, añade, es teóricamente posible lograr un 40% de eficiencia, dada la capacidad superior de dichos materiales para absorber la energía de la luz solar y la naturaleza de captura de la luz de las estructuras de los nanocables. En comparación, las tecnologías actuales de película delegada ofrecen eficiencias de entre el 6 y 9%.

“La mayoría del trabajo de los nanocables se ha enfocado, hasta la fecha, en los nanocables de silicio.”, cuenta LaPierre, explicando a la vez que el enfoque de McMaster se basa en los nanocables que contienen múltiples capas de materiales exóticos del Grupo III-V, tales como el arseniuro de galio, el fosfuro de galio indio, el arseniuro de galio aluminio y el arseniuro fosfuro de galio. “Crea un tándem o múltiples cruces de células solares que pueden absorber un mayor rango del espectro [de luz], comparado con lo que se puede lograr con el silicio. Esto es uno de los aspectos más importantes y únicos de nuestro trabajo”.

Cuando se utilizan en las células solares convencionales cristalinas, los materiales de Grupo III-V tienen eficiencias mucho más altas que el silicio; sin embargo, el alto coste de estos materiales ha limitado su uso. LaPierre afirma que el coste se torna menos importante con los nanocables ya que se necesita mucho menos material. Esto se debe, en parte, a que la estructura de los nanocables provee una manera más eficiente de absorber la luz y extraer los electrones liberados por la luz. En las células solares convencionales, que están hechas de planchas de material cristalina, un espesor mayor significa mejor absorción de luz, pero también significa que es más difícil que se escapen los electrones. Este intercambio forzado de ventajas y desventajas se supera con los nanocables. Cada nanocable tiene de 10 a 100 nanómetros de ancho y hasta cinco micrones de largo. Su largo maximiza la absorción, pero el ancho a nano-escala permite un movimiento y recolección más libre de electrones. “La dirección en la cual se absorbe la luz es esencialmente perpendicular a como se recolecta la electricidad”, explica LaPierre. “Se supera el dilema”.
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