(Phys.org) - Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria fotovoltaica de silicio es fabricar células solares que sean económicamente viables. Para alcanzar este objetivo, el costo del módulo, que actualmente es de aproximadamente $ 1 / vatio, necesita reducirse a solo la mitad. Gran parte de este costo proviene del material de silicio y de los costosos procesos de fabricación que se utilizan con frecuencia. En un nuevo estudio, Un equipo de científicos e ingenieros ha demostrado que una célula solar híbrida cubierta de nanoconos de silicio y un polímero orgánico conductor puede abordar ambas áreas de reducción de costos al tiempo que proporciona un rendimiento excelente.

Los investigadores, dirigido por el profesor Yi Cui y el profesor Michael D. McGehee de la Universidad de Stanford, han publicado su estudio en un número reciente de Nano letras .

El uso de texturas a nanoescala de las células solares híbridas tiene dos ventajas:mejora la absorción de luz y reduce la cantidad de material de silicio necesario. El texturizado a nanoescala anterior de las células solares ha involucrado nanocables, nanodomos, y otras estructuras. Aquí, Los investigadores encontraron que una estructura nanocónica con una relación de aspecto (altura / diámetro de un nanocone) de alrededor de uno proporciona una forma óptima para mejorar la absorción de la luz porque permite tanto una buena antirreflejo (para longitudes de onda cortas de luz) como la dispersión de la luz (para longitudes de onda largas ).

En diseños anteriores que usaban texturas a nanoescala, el espacio entre estructuras normalmente ha sido demasiado pequeño para ser llenado con polímero, por lo que se requiere una segunda capa completa. Pero la estructura cónica de nanoconos demostrada aquí permite que el polímero se recubra en los espacios abiertos, eliminando la necesidad de otros materiales. Al formar esta estructura híbrida nanocone / polímero con un simple, método de baja temperatura, Los costos de procesamiento también se reducen.

Después de probar la celda solar y realizar algunas mejoras, los investigadores produjeron un dispositivo con una eficiencia del 11,1%, que es el más alto entre las células solares híbridas de silicio / orgánicas hasta la fecha. Además, la densidad de corriente de cortocircuito, que indica la corriente más grande que puede generar la célula solar, es solo un poco más bajo que el récord mundial para una célula solar de silicio monocristalino, y muy cerca del límite teórico.

Debido al buen rendimiento y al procesamiento económico de las células solares híbridas de polímero de nanoconas de silicio, los investigadores predicen que algún día podrían utilizarse como dispositivos fotovoltaicos económicamente viables.

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