Ciencia de los Materiales
Embudos para captar más luz y aumentar de forma notable la eficiencia de células solares
Una estructura biológica en los ojos de los mamíferos ha inspirado a unos científicos para diseñar un equivalente inorgánico utilizable en células solares. Sobre un sustrato de silicio, grabaron muy juntos embudos posicionados verticalmente y de tamaño microscópico.
Utilizando modelos matemáticos y experimentos, el equipo de Silke Christiansen, directora del Instituto de Nanoarquitecturas para Conversión Energética en el Centro Helmholtz de Berlín en Alemania, examinó cómo estas celosías de embudos recogían la luz incidente y la conducían hasta la capa activa de una célula solar de silicio. Los resultados indican que los embudos para luz absorben mucha más luz que otras arquitecturas ópticas sobre las que se ha investigado en los últimos tiempos.
La configuración especial de estos conjuntos de embudos incrementa la fotoabsorción de manera notable. Comparada con una película de silicio del mismo grosor, una capa de embudos lumínicos incrementa la absorción de la luz solar en aproximadamente un 65 por ciento. Ello se traduce en una eficiencia considerablemente mayor de la célula solar, entre otras características mejoradas.
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Embudos grabados en un sustrato de silicio. La raya de referencia de la izquierda mide 5 micrones. La de la derecha, 1 micrón. Los embudos miden unos 800 nanómetros de diámetro en su borde superior y unos 100 nanómetros en el otro extremo. (Imágenes: S. Schmitt / MPL)
Además, fabricar los embudos de luz no requiere de un esfuerzo especial y es factible con procesos empleados habitualmente en la fabricación de semiconductores convencionales.
El próximo paso en esta línea de investigación y desarrollo será diseñar células solares recubiertas de tales embudos que sean robustas y baratas de fabricar. Sebastian Schmitt, del equipo de investigación, está trabajando también en utilizar los embudos para otras aplicaciones fotónicas en LEDs y en componentes de sensores. Los primeros ensayos son muy prometedores.
