El óxido de zinc mejora el rendimiento de las celdas solares

La búsqueda de compuestos químicos que optimicen el almacenamiento de energía solar en paneles, es un reto que trasnocha a científicos de todo el mundo, incluidos a los de la Universidad Nacional de Colombia (UN). Investigadores del Laboratorio de Propiedades Térmicas y Dieléctricas de Compósitos de la UN en Manizales, en colaboración con la Universidad de Texas (San Antonio -Estados Unidos), estudian las propiedades del óxido de zinc (ZnO) a escalas nanométricas sobre dos sustratos: una placa de silicio y un vidrio conductor eléctrico denominado ITO (Indium Tin Oxide).

La metodología usada en el laboratorio es de fácil reproducción y bajo costo a nivel industrial, ya que la síntesis o preparación del material se efectúa al depositar el ZnO sobre el sustrato y lo hace crecer por medio del calentamiento asistido con microondas. Al variar los tiempos del proceso se observan mejores respuestas.

Una de las bases conceptuales de esta propuesta es que la homogeneidad y morfología obtenidas con el crecimiento de nanovaras de óxido de zinc (ZnO) sobre sustratos especiales, permiten mejorar el rendimiento de celdas solares.

“El procedimiento evidencia resultados promisorios en las propiedades que se buscan. Por ejemplo, homogeneidad en la morfología de las varas, en su distribución, alineación vertical a lo largo del sustrato y en tamaño (20-50 nanómetros), características que se constituyen en unas de las más importantes para la fabricación de las celdas solares”, manifestó Alejandra Londoño Calderón, quien realiza la investigación como trabajo para la Maestría en Ciencias – Física de la UN en Manizales, bajo la dirección del profesor Jesús Fabián Jurado.

Aunque el material también puede implementarse como elemento activo en sensores de gas y dispositivos emisores de luz, el estudio se enfocó en el análisis de la utilidad de sus propiedades para la fabricación de celdas solares, las cuales transforman la energía del sol en electricidad con menores efectos contaminantes.


Asegurar que tamaño y morfología sean homogéneos en las nanovaras, permite una mayor eficiencia y rendimiento en la tasa de conversión de la celda, en cuanto a la energía que recibe para transformarla en electricidad.

“En los dos sustratos, las nanovaras presentaron una buena absorción óptica cuyo valor se encuentra en el rango de los rayos ultravioleta; es decir, que aprovecha más las posibilidades del espectro solar, lo que implica un mayor rendimiento de las celdas para producir energía. La diferencia entre los sustratos está en que el tamaño obtenido y el grado de alineamiento en el ITO es superior, lo que implica una mayor calidad en las nanovaras”, indicó la investigadora.

Desde la academia se resalta la difusión de estos resultados, pues permite visibilizar ante las empresas los avances científicos de interés en sus industrias, incentivando la inversión en nuevos materiales, en este caso óptimos para la construcción de las ya mencionadas celdas. (Fuente: UN/DICYT)