Sagrario Domínguez-Fernández, un ingeniero de telecomunicaciones, ha conseguido incrementar la absorción de luz en silicio mediante nanoestructuras grabadas en células fotovoltaicas. Esto aumenta la eficiencia obtenida en estos dispositivos electrónicos que están hechos de este elemento y que transforman la energía solar en electricidad.
"Más del 30 por ciento de la luz solar que incide en una superficie de silicio se refleja, lo que significa que no se puede utilizar en la conversión fotoeléctrica, ", explicó Sagrario Domínguez." Debido a que las nanoestructuras en la superficie de un material tienen dimensiones en el rango de la longitud de onda de la luz, interfieren con la superficie de una manera particular y permiten modificar la cantidad de luz reflejada ".
Sagrario Domínguez diseñó y optimizó estructuras a escala nanométrica "para intentar encontrar una que minimizara la reflectancia [capacidad de una superficie para reflejar la luz] del silicio en el rango de longitud de onda en el que funcionan las células solares". En su proceso de fabricación, recurrió a lo que se conoce como litografía de interferencia láser que consiste en aplicar radiación láser a un material fotosensible para crear estructuras a escala nanométrica. Específicamente, utilizó obleas de silicio pulido a las que dio forma de pilar cilíndrico y obtuvo una reducción del 77 por ciento en la reflectancia de este elemento.
Sagrario Domínguez pasó a modificar los procesos de fabricación para producir las nanoestructuras sobre los sustratos de silicio utilizados en las células solares comerciales. "Estos sustratos tienen dimensiones y una rugosidad superficial que los hace, 'a priori', inadecuado para procesos de litografía de interferencia láser, "señaló el investigador.
Habiendo superado las dificultades, incorporó nanoestructuras en células solares siguiendo los procesos estándar de la industria fotovoltaica. "Según la literatura, esta es la primera vez que se ha podido fabricar nanoestructuras periódicas; son los que en la superficie de un material se repiten continuamente sobre sustratos de este tipo, y por lo tanto, la primera célula solar estándar con nanoestructuras periódicas, ", señaló la nueva doctora. La eficiencia obtenida es del 15,56 por ciento, que es un valor muy prometedor en comparación con otros incluidos en la literatura ".
Investigación en el MIT
Luego pasó a orientar su trabajo hacia la fabricación de nanoestructuras para aplicaciones en un mayor ancho de banda, como sensores. Logró crear nanoconos de gran altura en comparación con el diámetro de la base. Estas estructuras se presentan en la literatura como la mejor solución antirreflejos en el ancho de banda alto. El proceso para fabricar estas estructuras es complicado y podría llevarse a cabo gracias a los conocimientos adquiridos en la primera parte de la tesis, ", explicó Domínguez. Hizo esta parte del trabajo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la universidad estadounidense donde hizo una pasantía de nueve meses.
Estas estructuras nanocónicas "reducen el 30 por ciento de reflectancia de silicio a valores por debajo de entre el 4 por ciento y el 0,2 por ciento, dependiendo del rango de longitud de onda. Este es el valor más bajo de reflectancia encontrado en la literatura para nanoestructuras periódicas, "concluyó Domínguez.
