A medida que el cambio climático continúa presentándose como la amenaza más apremiante que enfrenta nuestro planeta, los investigadores presionan para encontrar alternativas eficientes y limpias a los combustibles fósiles. La principal de estas investigaciones es el aprovechamiento de la energía libre del sol. Hacer esto de manera eficiente requiere un conocimiento avanzado de las cualidades de los materiales utilizados en la construcción de células solares.

En un nuevo artículo publicado en The European Physical Journal Plus , Maykel Courel del Centro Universitario de los Valles (CUValles), Universidad de Guadalajara, México, y coautores, analizan las limitaciones del material seleniuro de sulfuro de antimonio, que ha surgido como un candidato potencial para la fabricación de células solares.

Los investigadores que trabajan en células solares de película delgada han estudiado intensamente un semiconductor, el seleniuro de sulfuro de antimonio, debido al hecho de que las transiciones ópticas directas dan como resultado que el material posea un alto coeficiente de absorción. Sin embargo, la aplicación del material a dispositivos que convierten la luz en electricidad utilizando materiales semiconductores aún es incipiente.

Actualmente, la eficiencia de este material se sitúa como máximo en torno al 10%, muy por debajo del 29%, la máxima eficiencia esperada para este tipo de tecnologías.

Los investigadores se propusieron probar los factores limitantes que afectan esta eficiencia, centrándose en el efecto de los mecanismos de pérdida en las células de seleniuro de sulfuro de antimonio utilizando un modelo analítico.

El equipo encontró que para los parámetros típicos elegidos para sus simulaciones, la recombinación de huecos de electrones en un sustrato — conocida como recombinación masiva — y la recombinación de interfaz que ocurre cuando dos bandas prohibidas de semiconductores tienen una forma escalonada, son los principales problemas que degradan el rendimiento del dispositivo.

Sugieren que los científicos de materiales que trabajan en la reducción de defectos en la interfaz o defectos a granel en dispositivos de seleniuro de sulfuro de antimonio no podrían obtener eficiencias superiores al 10%. Por otro lado, con una vida útil del portador superior a 100 nanosegundos con una velocidad de recombinación inferior a 1 centímetro por segundo, la eficiencia de dicha tecnología podría superar el 14 %. + Explora más

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