Un grupo de investigaci\u00f3n de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnolog\u00eda (NTNU) ha desarrollado un m\u00e9todo para fabricar una c\u00e9lula solar de alta eficiencia de materiales utilizando nanocables semiconductores. Si se coloca encima de una celda solar tradicional basada en silicio, podr\u00eda potencialmente duplicar la eficiencia de las celdas solares de slicio actuales a bajo costo.<\/p>\n\n\n\n
“Tenemos un nuevo m\u00e9todo para usar material de arseniuro de galio (GaAs) de una manera muy eficaz a trav\u00e9s de la nanoestructuraci\u00f3n, por lo que podemos hacer que las c\u00e9lulas solares sean mucho m\u00e1s eficientes utilizando solo una peque\u00f1a fracci\u00f3n del material que se usa normalmente”, dijo el Dr. Anjan Mukherjee, candidato en el Departamento de Sistemas Electr\u00f3nicos. Mukherjee es el principal desarrollador de la t\u00e9cnica.<\/p>\n\n\n\n
El arseniuro de galio (GaAs) es el mejor material para fabricar c\u00e9lulas solares de alta eficiencia debido a su extraordinaria absorci\u00f3n de luz y caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas. Se usa com\u00fanmente para fabricar paneles solares principalmente para uso en el espacio.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo, los componentes de c\u00e9lulas solares de GaAs de alta calidad son bastante costosos de fabricar, lo que ha impulsado la demanda de t\u00e9cnicas que puedan reducir el uso del material. En los \u00faltimos a\u00f1os, se ha descubierto que una estructura de nanocables puede mejorar potencialmente la eficiencia de las c\u00e9lulas solares en comparaci\u00f3n con las c\u00e9lulas solares planas est\u00e1ndar, incluso si se utiliza menos material.<\/p>\n\n\n\n
“Nuestro grupo de investigaci\u00f3n ha encontrado una nueva forma de fabricar una celda solar con una relaci\u00f3n de potencia por peso ultra alta que es m\u00e1s de 10 veces m\u00e1s eficiente que cualquier otra celda solar, mediante el uso de GaAs en una estructura de nanocables”, dice Helge Weman, profesor en el Departamento de Sistemas Electr\u00f3nicos de NTNU.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n del grupo se ha publicado en ACS Photonics, una revista de la American Chemical Society.<\/p>\n\n\n\n
M\u00e9todo pionero “Nuestro m\u00e9todo utiliza una estructura de matriz de nanocables semiconductores verticalmente en una plataforma de silicio barata y favorable a la industria para hacer crecer los nanocables”, dijo Weman.<\/p>\n\n\n\n “La soluci\u00f3n m\u00e1s rentable y eficiente es hacer crecer una celda en t\u00e1ndem doble, con una celda de nanocables de GaAs en la parte superior cultivada en una celda de silicio inferior, lo que evita el uso de un sustrato costoso de GaAs. Hemos trabajado para minimizar el costo de el crecimiento de la celda superior de nanocables de GaAs, porque el costo de fabricaci\u00f3n de GaAs es uno de los principales problemas que actualmente frena la tecnolog\u00eda”, explica Weman.<\/p>\n\n\n\n “La peque\u00f1a huella de la estructura del nanoalambre proporciona un beneficio adicional, porque permite una alta calidad en los cristales en el nanoalambre y en la interfaz con el silicio. Esto ayuda a mejorar el rendimiento de la c\u00e9lula solar”, dijo Bjorn-Ove Fimland, profesor de el mismo departamento.<\/p>\n\n\n\n El desarrollo de esta tecnolog\u00eda puede ser sencillo y rentable con inversiones adecuadas y proyectos de I+D a escala industrial.<\/p>\n\n\n\n “Cultivamos los nanocables usando un m\u00e9todo llamado MBE (epitaxia de haz molecular), que no es una herramienta que pueda producir materiales en un gran volumen. Sin embargo, es posible producir estas c\u00e9lulas solares basadas en nanocables a gran escala utilizando un -herramienta de escala como MOCVD (deposici\u00f3n de vapor org\u00e1nico met\u00e1lico)”, dijo Mukherjee.<\/p>\n\n\n\n La integraci\u00f3n de este producto en la parte superior de una celda de Si puede mejorar potencialmente la eficiencia de la celda solar hasta en un 40%, lo que significar\u00eda una duplicaci\u00f3n de la eficiencia en comparaci\u00f3n con las celdas solares de silicio comerciales actuales.<\/p>\n\n\n\n Adecuado para viajes espaciales “Estamos explorando el cultivo de este tipo de estructura de nanocables livianos en sustratos bidimensionales at\u00f3micamente delgados como el grafeno. Esto podr\u00eda abrir enormes oportunidades para producir c\u00e9lulas solares ligeras y flexibles que se pueden utilizar en drones autoamplificados, microsat\u00e9lites y otras aplicaciones espaciales”, dijo Mukherjee.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Las c\u00e9lulas solares de GaAs se cultivan con mayor frecuencia en un sustrato de GaAs grueso y costoso, lo que deja poco espacio para reducir los costos.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los investigadores dicen que su enfoque podr\u00eda adaptarse para que los nanocables crezcan en diferentes sustratos, lo que podr\u00eda abrir la puerta a muchas otras aplicaciones.<\/p>\n\n\n\n