(PhysOrg.com) - Con la creación de una plataforma de células solares basada en nanoconas 3-D, un equipo dirigido por Jun Xu del Laboratorio Nacional de Oak Ridge ha aumentado la eficiencia de conversión de luz a energía de la energía fotovoltaica en casi un 80 por ciento.

La tecnología supera sustancialmente el problema del transporte deficiente de cargas generadas por fotones solares. Estas cargas (electrones negativos y huecos positivos) suelen quedar atrapadas por defectos en los materiales a granel y sus interfaces y degradan el rendimiento.

"Para resolver los problemas de atrapamiento que reducen la eficiencia de las células solares, creamos una célula solar basada en nanoconas, inventó métodos para sintetizar estas células y demostró una eficiencia mejorada de recolección de carga, "dijo Xu, miembro de la División de Ciencias Químicas de ORNL.

La nueva estructura solar consta de nanoconos de tipo n rodeados por un semiconductor de tipo p. Las nanonconas de tipo n están hechas de óxido de zinc y sirven como marco de unión y conductor de electrones. La matriz de tipo p está hecha de telururo de cadmio policristalino y sirve como medio absorbente de fotones primario y conductor de orificios.

Con este enfoque a escala de laboratorio, Xu y sus colegas pudieron obtener una eficiencia de conversión de luz a energía del 3,2 por ciento en comparación con la eficiencia del 1,8 por ciento de la estructura plana convencional de los mismos materiales.

"Diseñamos la estructura tridimensional para proporcionar una distribución de campo eléctrico intrínseco que promueva un transporte de carga eficiente y una alta eficiencia en la conversión de energía de la luz solar en electricidad, "Dijo Xu.

Las características clave del material solar incluyen su distribución de campo eléctrico única que logra un transporte de carga eficiente; la síntesis de nanoconas utilizando métodos patentados de bajo costo; y la minimización de defectos y vacíos en semiconductores. Este último proporciona propiedades eléctricas y ópticas mejoradas para la conversión de fotones solares en electricidad.

Debido al transporte de carga eficiente, la nueva celda solar puede tolerar materiales defectuosos y reducir el costo de fabricación de celdas solares de próxima generación.

"El concepto importante detrás de nuestra invención es que la forma del nanocone genera un campo eléctrico alto en las proximidades de la unión de la punta, separando efectivamente, inyectar y recolectar portadores minoritarios, resultando en una mayor eficiencia que la de una celda plana convencional hecha con los mismos materiales, "Dijo Xu.

La investigación que forma la base de esta tecnología fue aceptada por la conferencia de especialistas fotovoltaicos del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de este año y se publicará en el Actas de IEEE. Los artículos se titulan "Transporte de carga eficiente en células solares de película de punta nanocónica" y "Células solares de nanounión basadas en películas de CdTe policristalino cultivadas en nanocononas de ZnO".