La ilustración muestra el revestimiento del nanoresonador, que consta de miles de pequeñas cuentas de vidrio, depositado en células solares. El revestimiento mejora tanto la absorción de la luz solar como la cantidad de corriente producida por las células solares. Crédito:K. Dill, D. Ja, G. Holanda / NIST
Atrapando la luz con una versión óptica de una galería susurrante, Los investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han desarrollado un recubrimiento a nanoescala para las células solares que les permite absorber aproximadamente un 20 por ciento más de luz solar que los dispositivos sin recubrimiento. El revestimiento aplicada con una técnica que podría incorporarse a la fabricación, abre un nuevo camino para el desarrollo de bajo costo, células solares de alta eficiencia con abundante, Materiales renovables y ecológicos.
El revestimiento consta de miles de pequeñas perlas de vidrio, sólo alrededor de una centésima parte del ancho de un cabello humano. Cuando la luz del sol golpea el revestimiento, las ondas de luz se dirigen alrededor de la cuenta a nanoescala, similar a la forma en que las ondas de sonido viajan alrededor de una pared curva como la cúpula de la Catedral de St. Paul en Londres. En tales estructuras curvas, conocidas como galerías acústicas susurrantes, una persona parada cerca de una parte de la pared oye fácilmente un sonido tenue que se origina en cualquier otra parte de la pared.
Las galerías susurrantes de luz se desarrollaron hace aproximadamente una década, pero los investigadores solo han explorado recientemente su uso en revestimientos de células solares. En la configuración experimental ideada por un equipo que incluye a Dongheon Ha de NIST y el NanoCenter de la Universidad de Maryland, la luz capturada por el revestimiento del nanoresonador eventualmente se filtra y es absorbida por una celda solar subyacente hecha de arseniuro de galio.
Usando un láser como fuente de luz para excitar nanoresonadores individuales en el recubrimiento, el equipo descubrió que las células solares recubiertas absorbían, de media, 20 por ciento más de luz visible que las células desnudas. Las mediciones también revelaron que las células recubiertas producían aproximadamente un 20 por ciento más de corriente.
Representación artística de perlas de vidrio de diámetros ligeramente diferentes (indicados por diferentes colores) en el revestimiento del nanoresonador. Cada cuenta actúa como una galería susurrante óptica, o resonador, para una longitud de onda de luz solar ligeramente diferente. Crédito:K. Dill, D. Ha / NIST
El estudio es el primero en demostrar la eficiencia de los recubrimientos mediante mediciones de precisión a nanoescala, dijo Ha. "Aunque los cálculos habían sugerido que los revestimientos mejorarían las células solares, no pudimos probar que este fuera el caso hasta que hubiéramos desarrollado las tecnologías de medición a nanoescala que se necesitaban, " El lo notó.
Este trabajo fue descrito en un número reciente de Nanotecnología por Ha, colaborador Yohan Yoon de NIST y NanoCenter de Maryland, y el físico del NIST Nikolai Zhitenev.
El equipo también ideó un rápido método menos costoso de aplicar el revestimiento del nanoresonador. Los investigadores habían recubierto previamente material semiconductor sumergiéndolo en una tina de la solución de nanoresonador. El método de inmersión lleva tiempo y recubre ambos lados del semiconductor aunque solo un lado requiera el tratamiento.
En el método del equipo, Las gotas de la solución del nanoresonador se colocan en un solo lado de la celda solar. Luego se tira de una varilla de metal enrollada a través de la celda, extendiendo la solución y formando un recubrimiento hecho de nanoresonadores compactos. Esta es la primera vez que los investigadores aplican el método de la varilla, utilizado durante más de un siglo para revestir material en un entorno de fábrica, a una celda solar de arseniuro de galio.
"Este es un proceso económico y compatible con la producción en masa, "dijo Ha.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de NIST. Lea la historia original aquí.
