(PhysOrg.com) - Debido a la creciente demanda de fuentes de energía renovables, Las células solares fotovoltaicas han avanzado significativamente durante la última década. Desde 2002, La producción fotovoltaica en todo el mundo se ha duplicado cada dos años. convirtiéndola en la tecnología energética de más rápido crecimiento en el mundo. Sin embargo, la eficiencia global de conversión de energía de la energía fotovoltaica sigue siendo demasiado baja para ser competitiva en costes con los combustibles fósiles, por lo que no se ha implementado ampliamente.

En un intento por cambiar esto, Los científicos han desarrollado recientemente una nueva célula solar de silicio que tiene una geometría única de nanoagujeros con diámetros de aproximadamente 500-600 nanómetros. Al lograr una eficiencia de conversión de energía del 9,5%, el nuevo diseño cuenta con un rendimiento superior en comparación con sus homólogos de silicio, como las células solares que incorporan nanocables, nanotubos, y otras nanoestructuras ópticamente activas. El mejor de estos diseños tiene una eficiencia de poco más del 5%.

Los investigadores del nuevo estudio, Kui-Qing Peng de la Universidad Normal de Beijing, Shuit-Tong Lee de la City University of Hong Kong, y sus compañeros de trabajo, han publicado sus resultados en un número reciente de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense . En sus experimentos, Los científicos utilizaron una combinación de litografía ultravioleta profunda y grabado no electrolítico de silicio catalizado por metal para fabricar los nanoagujeros en las obleas de silicio.

Como explican los investigadores, La clave para el rendimiento mejorado de la celda solar de nanoagujeros es que las matrices de nanoagujeros tienen una mejor absorción que los nanocables. Particularmente, Las uniones p-n radiales configuradas verticalmente permiten que la corriente eléctrica viaje solo distancias cortas entre las uniones para un flujo de corriente eficiente. Además, La célula solar nanoagujero ha demostrado tener una robustez mecánica superior en comparación con las frágiles estructuras de las células solares que tienen uniones p-n de nanocables independientes. En el pasado, este problema de fragilidad ha provocado serios retrocesos para la fabricación de aplicaciones fotovoltaicas.

“Las células solares con geometría de nanoagujeros poseen una estructura robusta en comparación con la frágil geometría de nanocables independientes, una mejor capacidad para capturar la luz solar que las matrices de nanocables, y uniones p-n radiales que permiten una colección de portadores mejorada, "Lee resumió a PhysOrg.com .

En general, Los resultados demuestran que la geometría de nanoagujeros tiene el potencial para la conversión de energía solar fotovoltaica eficiente y rentable desde el punto de vista energético. Los científicos planean mejorar aún más el rendimiento de varias maneras, como mejorando el acoplamiento de la luz en el dispositivo, empleando pasivación de superficie para minimizar la recombinación de superficie, e incorporando mejores contactos eléctricos.

“Alta absorción óptica más una mejor eficiencia de recolección de portadores en la geometría de nanoagujeros Las células solares se pueden fabricar con menos materiales de silicio y silicio de menor calidad, Dijo Lee. “Estos beneficios conducirían a células solares eficientes y menos costosas, ofreciendo un rendimiento potencialmente competitivo con las células tradicionales de obleas de silicio, así como la competitividad de costes con los combustibles fósiles en el futuro ".

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