Las células solares son una tecnología clave en el camino hacia una producción de energía más limpia. Desafortunadamente, La tecnología solar aún no es económicamente competitiva y es necesario reducir el costo de las células solares. Una forma de superar este problema es reducir la cantidad de material semiconductor caro utilizado, pero las células solares de película delgada tienden a tener un rendimiento más bajo en comparación con las células solares convencionales.

Yuriy Akimov y Wee Shing Koh del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento (Singapur) ahora han mejorado la eficiencia de conversión de luz de las células solares de película delgada al depositar partículas de aluminio en la superficie de la célula.

Las nanopartículas metálicas pueden dirigir mejor la luz hacia la célula solar y evitar que la luz se escape. En las células solares convencionales de "película gruesa", las nanopartículas tendrían poco efecto porque toda la luz es absorbida por la película debido a su grosor. Para películas delgadas, sin embargo, las nanopartículas pueden marcar una gran diferencia. Su dispersión aumenta la duración de la luz en la película, llevando la absorción total de luz a un nivel comparable al de las células solares convencionales. “La estrategia nos permite reducir varios veces los costos de producción de las células solares y hace que la energía fotovoltaica sea más competitiva con respecto a otras formas de generación de energía, ”Dice Akimov.

Los investigadores modelaron la eficiencia de absorción de luz de las células solares para varios materiales y tamaños de nanopartículas. En particular, compararon las propiedades de las nanopartículas de plata con las de aluminio. En la mayoría de los estudios sobre el tema, se han preferido las partículas de plata. Estos tienen resonancias ópticas en la parte visible del espectro que son incluso mejores para enfocar la luz en la célula solar. Desafortunadamente, hay una compensación:las resonancias ópticas también provocan la absorción de luz por las nanopartículas, lo que significa que la celda solar es menos eficiente.

En el caso de la plata, esta resonancia está justo en la parte clave del espectro solar, por lo que la absorción de luz es considerable. Pero no es así para las nanopartículas de aluminio, donde estas resonancias están fuera de la parte importante del espectro solar. Es más, las partículas de aluminio manejan bien la oxidación y sus propiedades cambian poco con las variaciones de forma y tamaño. Y más importante, sus propiedades de dispersión son robustas en comparación con las nanopartículas de plata. “Descubrimos que las nanopartículas hechas de aluminio funcionan mejor que las hechas de otros metales para mejorar la captura de luz en las células solares de película delgada, ”Dice Akimov. "Creemos que las partículas de aluminio pueden ayudar a que las células solares de película delgada sean comercialmente viables".