Esta imagen de microscopía electrónica de barrido (SEM) muestra una vista lateral de nanocables que han sido recubiertos con un óxido transparente y conductor. La luz del sol entra desde arriba por eso el contacto superior debe ser transparente para la luz. El sustrato se utiliza para el contacto del fondo. Crédito:Wallentin et al.
(Phys.org) —Robert F. Service ha publicado un Noticias y análisis pieza en el diario Ciencias describiendo el progreso que se está logrando en la energía fotovoltaica de nanocables. Una de esas innovaciones se describe en otro artículo publicado en la misma revista por un equipo que trabaja en la tecnología de nanocables de fosfato de indio. En su papel describen cómo, al crear cables del tamaño de un micrómetro, se las han arreglado para construir una célula solar no basada en silicio que es capaz de convertir casi el 14 por ciento de la luz solar entrante en corriente eléctrica.
Investigadores de todo el mundo buscan crear una alternativa más barata a las células solares basadas en silicio. algunos de los cuales se han centrado en el uso de fosfato de indio porque es más eficiente para convertir la luz solar en electricidad; desafortunadamente, no es muy bueno para absorber la luz solar. En esta nueva investigación, el equipo recurrió a la tecnología de nanocables para ayudarlo a hacer un mejor trabajo.
Esto muestra una simulación por computadora de la absorción en cinco nanocables. La luz del sol entra por arriba. Las zonas de color rojo oscuro, cerca de la cima, tienen la absorción más fuerte, mientras que las áreas azul oscuro tienen la absorción más débil. La simulación se realizó en tres dimensiones, pero la figura muestra una sección transversal. Crédito:Wallentin et al.
Esto muestra una imagen de microscopio óptico de cuatro células solares de nanocables. Cada celda es de un tono ligeramente más claro de color púrpura, mientras que las áreas más oscuras intermedias están inactivas. Las áreas amarillas son almohadillas de metal dorado, que se utilizan para conectar las células solares a una carga externa. Cada celda contiene alrededor de 4,5 millones de nanocables. Crédito:Wallentin et al.
La idea es crear un pequeño bosque de cables que se colocan de punta sobre una plataforma, con cada cable de solo 1,5 micrómetros de alto y con un diámetro de 180 nanómetros. La parte inferior de cada cable está dopada para causar un exceso de carga positiva, la parte superior dopada para darle un exceso de carga negativa y la del medio permanece neutra, todo sobre un lecho de dióxido de silicio. El equipo hizo que ocurriera tal configuración al dejar caer escamas de oro sobre un lecho de silicio y agregar fosfato de silicio para hacer que crecieran cables que se mantuvieron limpios y rectos mediante grabado con ácido clorhídrico. El resultado es una celda fotovoltaica capaz de convertir el 13,8 por ciento de la luz solar entrante en electricidad mientras absorbe el 71 por ciento de la luz por encima de la banda prohibida.
Esta es una imagen SEM de nanocables de fosfuro de indio (InP) después del crecimiento, se muestra en un ángulo de 30 grados. Los nanocables miden aproximadamente 1,5 micrones de largo y 0,18 micrones de diámetro, con una distancia de centro a centro de 0,47 micrones (1 micrón (µm) es igual a 1/1000 de milímetro, es decir, una millonésima de metro). Esto se puede comparar con la luz del sol, que tiene la mayor parte de su energía en un rango de longitud de onda de 0,5 a unas pocas micras. Los nanocables cubren el 12% de la superficie vista desde arriba, es decir, desde el punto de vista del sol. En la parte superior del nanoalambre está la partícula de oro que se utiliza como semilla para el crecimiento de los cristales. Crédito:Wallentin et al.
Además de ser casi tan eficiente como las células solares tradicionales basadas en silicio, este nuevo tipo de celda también se puede doblar para permitir la conformación en paneles flexibles que permiten más opciones de montaje. También permite una superficie total más pequeña. El equipo sugiere que las células solares fabricadas con este enfoque podrían usarse mejor en sistemas concentrados que usan lentes, aunque todavía no está claro si resistirían el intenso calor. También existe el problema de crear las células a una escala lo suficientemente grande como para que se vendan comercialmente a un costo razonable.
Esto muestra la eficiencia fotovoltaica de células solares de nanocables con banda única de InP de milímetro cuadrado en función del tiempo medido dentro del proyecto AMON-RA financiado por el 7PM. Aproximadamente cuatro millones de InP NW contribuyen a la señal. La línea es una guía para el ojo. Esta figura ofrece una descripción general del desarrollo de NWPV dentro de AMON-RA. Se puede hacer una comparación con el desarrollo récord de eficiencia de otros tipos de células solares utilizando este gráfico de NREL:nrel.gov/ncpv/images/efficiency_chart.jpg. Crédito:Wallentin et al.
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