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Martes, 7 mayo 2013
Nanotecnología

Puntos cuánticos en un bosque de nanocables, ¿la receta para una célula solar óptima?

Usar partículas exóticas llamadas puntos cuánticos como la base de una célula fotovoltaica no es una idea nueva, pero los dispositivos de este tipo creados hasta ahora aún no convierten la luz solar en energía eléctrica con una eficiencia lo bastante alta. Un nuevo enfoque propuesto por un equipo de investigadores, insertar los puntos cuánticos en un bosque de nanocables, promete brindar una mejora significativa.

Los sistemas fotovoltaicos basados en diminutos puntos cuánticos coloidales tienen varias ventajas potenciales respecto a otros enfoques para crear células solares: Los puntos cuánticos se pueden fabricar mediante un proceso que funciona a temperatura ambiente, ahorrando energía y evitando complicaciones asociadas al procesamiento a alta temperatura del silicio y otros materiales tradicionalmente usados en sistemas fotovoltaicos. Los puntos cuánticos se pueden crear a partir de materiales baratos y abundantes que no requieren una purificación notable, como sí la necesita el silicio. Y es factible aplicar puntos cuánticos a una amplia gama de materiales baratos e incluso flexibles para substratos, como por ejemplo plásticos ligeros.

Sin embargo, al diseñar estos dispositivos, surge un conflicto grave. Existen dos necesidades contradictorias para obtener un sistema fotovoltaico eficaz: Se necesita que la capa absorbente de una célula solar sea delgada para que permita que las cargas pasen con facilidad de los sitios donde se absorbe la energía solar hasta los cables que trasmiten la corriente. Pero también se necesita que sea lo bastante gruesa como para absorber la luz de manera eficiente. Mejorar el rendimiento en una de estas áreas tiende a empeorar el de la otra.

Ahí es donde puede ser útil añadir nanocables de óxido de zinc. Estos nanocables tienen la conductividad suficiente para extraer cargas con facilidad, y son lo bastante largos como para brindar la profundidad necesaria para la absorción de la luz. Así lo ha demostrado el equipo de Joel Jean, Moungi Bawendi, Silvija Gradecak y Vladimir Bulovic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos.

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El resultado es un aumento del 50 por ciento en la corriente generada por la célula solar, y un aumento del 35 por ciento en la eficiencia general. Una ventaja de los sistemas fotovoltaicos basados en puntos cuánticos es que se les puede ajustar para que absorban luz con un rango mucho más amplio de longitudes de onda que el de los dispositivos convencionales.

Ésta es una demostración preliminar de un principio que, mediante un mejor conocimiento de los detalles de funcionamiento del mismo, así como posteriores optimizaciones, puede llevarnos a nuevos tipos prácticos y baratos de dispositivos fotovoltaicos, tal como valora el equipo de Jean.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Sehoon Chang, Patrick Brown, Jayce Cheng y Paul Rekemeyer.

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