Una nueva investigación realizada por científicos de la Universidad de Yale ayuda a allanar el camino para la próxima generación de células solares, una tecnología de energía renovable que convierte directamente la energía solar en electricidad.

En un par de artículos recientes, Los ingenieros de Yale informan de una forma novedosa y rentable de mejorar la eficiencia de las células solares de silicio cristalino mediante la aplicación de capas delgadas, películas lisas de nanotubos de carbono. Estas películas podrían usarse para producir células solares híbridas de carbono / silicio con una eficiencia de conversión de energía mucho mayor que la reportada en este sistema hasta la fecha.

"Nuestro enfoque une la rentabilidad y las excelentes propiedades eléctricas y ópticas de los nuevos nanomateriales con las bien establecidas, tecnologías de células solares de silicio de alta eficiencia, "dijo André D. Taylor, profesor asistente de ingeniería química y ambiental en Yale e investigador principal de la investigación.

Los investigadores informaron de su trabajo en dos artículos publicados en diciembre, uno en el diario Ciencias de la energía y el medio ambiente y uno en Nano letras . Mark A. Reed, profesor de ingeniería eléctrica y física aplicada en Yale, también es investigador principal.

Silicio, un elemento abundante, es un material ideal para células solares porque sus propiedades ópticas lo convierten en un convertidor de energía intrínsecamente eficiente. Pero el alto costo de procesar silicio monocristalino a temperaturas necesariamente altas ha obstaculizado la comercialización generalizada.

Las células solares orgánicas, una alternativa existente a las células solares de silicio cristalino de alto costo, permiten procesamiento a temperatura ambiente y menores costos, los investigadores dijeron, pero tienen una baja eficiencia de conversión de energía.

En lugar de utilizar solo sustitutos orgánicos, el equipo de Yale aplicó poco Películas lisas de nanotubos de carbono con conductancia y propiedades ópticas superiores a la superficie del silicio monocristalino para crear una arquitectura de célula solar híbrida. Para hacerlo, desarrollaron un método llamado deslizamiento superácido.

Como se informa en los periódicos, el enfoque les permite aprovechar las deseables propiedades fotovoltaicas del silicio monocristalino a través de un método más simple, baja temperatura, proceso de menor costo. Permite una alta absorción de luz y una alta conductividad eléctrica.

"Esto es sorprendente, ya que sugiere que las propiedades fotovoltaicas superiores del silicio monocristalino se pueden realizar mediante un simple, proceso de baja temperatura, "dijo Xiaokai Li, estudiante de doctorado en el laboratorio de Taylor y autor principal de ambos artículos. "El secreto radica en la disposición y ensamblaje de estas películas delgadas de nanotubos de carbono, "

En trabajos anteriores, Un científico de Yale desarrolló con éxito una película delgada compuesta de nanotubos de carbono que podría usarse en pilas de combustible y baterías de iones de litio. La investigación reciente sugiere cómo extender la aplicación de la película a las células solares optimizando su suavidad y durabilidad.

"La optimización de esta interfaz también podría servir como plataforma para muchos dispositivos de células solares de próxima generación, incluyendo nanotubos / polímeros de carbono, carbono / polímero, y todas las células solares de carbono, "dijo Yeonwoong (Eric) Jung, investigador postdoctoral en el laboratorio de Reed y también autor principal de los artículos.