Nanocables como sustrato óptimo para células solares de nitruro de galio e indio

Una de las metas de los investigadores que buscan nuevos modos de mejorar la generación de electricidad por medios fotovoltaicos es convertir en electricidad tantas longitudes de onda de la luz solar como sea posible, para lograr la máxima eficiencia, aprovechando así mejor el espacio destinado a paneles solares, ya que los sistemas fotovoltaicos tradicionales sólo usan una pequeña banda de la energía irradiada por el Sol.

Por esta razón, bastantes de estos científicos ven al nitruro de galio e indio como un valioso material para los sistemas fotovoltaicos del futuro. Cambiar la concentración de indio les permite a los investigadores adecuar la respuesta del material para que recolecte la energía solar en diversas longitudes de onda. Cuantas más variaciones se diseñen en el sistema, mayor es la porción del espectro solar que el sistema puede absorber, llevando esto a un incremento de la eficiencia de las células solares. Actualmente, el silicio es el material estándar de la industria fotovoltaica, pero está limitado a la banda de las longitudes de onda que puede "ver" y absorber.

El nitruro de galio e indio sería un buen sustituto, pero hay un problema: Normalmente es producido mediante su formación sobre películas delgadas de nitruro de galio. Como las capas atómicas de nitruro de galio tienen espaciados de retícula cristalina que son distintos a los de las capas atómicas del nitruro de galio e indio, esa discordancia hace aparecer tensiones estructurales que limitan tanto el espesor de la capa como el porcentaje de indio que puede ser agregado. Así, al aumentar el porcentaje de indio agregado se ensancha la banda del espectro solar que puede ser recolectada pero se reduce la capacidad del material para tolerar la tensión estructural.


Jonathan Wierer Jr. y George Wang, de los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandía, en Nuevo México y California, han comprobado que si a la mezcla de indio se la hace formarse y crecer sobre un conjunto de nanocables dispuestos del modo adecuado, en vez de sobre una superficie plana, las pequeñas áreas superficiales de los nanocables permiten que el estrato de indio del fondo se "relaje" parcialmente a lo largo de cada cable, reduciéndose así la tensión estructural.

Esta relajación ha permitido al equipo crear una célula solar con porcentajes de indio de aproximadamente el 33 por ciento, superior al logrado en cualquier otro intento de crear células solares de esa clase del que se tenga noticia.