Las células solares transparentes, que tienen el potencial de convertir ventanas, invernaderos y dispositivos inteligentes, etc., en equipos que recogen energía, han dado un paso más para convertirse en realidad.
Un equipo de científicos de la Universidad de Tohoku (Japón) ha creado una célula solar casi invisible utilizando óxido de indio y estaño (ITO) como electrodo transparente y disulfuro de tungsteno (WS2) como capa fotoactiva.
A pesar de los recientes desarrollos con semiconductores orgánicos y de perovskita, la transparencia visible media de estas células solares es inferior al 70 por ciento. El desafío sigue siendo crear células solares más transparentes.
Célula solar con transparencia del 79%
Sin embargo, según el estudio publicado en la revista científica Nature, esta nueva célula solar tiene el potencial de alcanzar una transparencia del 79% y puede contribuir a que las células solares casi invisibles basadas en TMD pasen de la fase introductoria a la verdaderamente industrializada.
Este tipo de dispositivo fotovoltaico se conoce como célula solar de unión Schottky. Una interfaz colocada entre un metal y un semiconductor proporciona la banda necesaria para la separación de cargas. El dispositivo propuesto y la estructura de banda ideal separan los pares de electrones-huecos fotogenerados por una diferencia en la función de trabajo entre uno de los electrodos y el semiconductor.
El WS2 pertenece a la familia de materiales de dicalcogenuros de metales de transición (TMD), que, según los científicos, son perfectos para las células solares casi invisibles por sus aceptables huecos de banda en el rango de la luz visible y su mayor coeficiente de absorción por espesor. La conexión ITO-WS2 se creó pulverizando ITO sobre un sustrato de cuarzo y haciendo crecer la monocapa de WS2 mediante deposición química de vapor (CVD), según PV Magazine.
La barrera de contacto entre el WS2 y el ITO se ajustó recubriendo varios metales finos sobre el ITO (Mx/ITO) e introduciendo una fina capa de WO3 entre el Mx/ITO y la monocapa de WS2. Como resultado, la altura de la barrera Schottky aumentó drásticamente (hasta 220 meV), aumentando potencialmente la eficiencia de la separación de portadores de carga en esta célula solar de tipo Schottky.
Como resultado, los investigadores descubrieron que la eficiencia de conversión de energía de la célula solar con el electrodo optimizado (WO3/Mx/ITO) era más de 1.000 veces mayor que la de un dispositivo que empleara un electrodo ITO normal.
Los investigadores calcularon que una célula solar de 1cm² con un valor extremadamente alto (79 por ciento) de transmisión media visible podría tener su potencia total aumentada hasta 420pW repitiendo los experimentos en este dispositivo unitario optimizado con la cantidad adecuada de conexiones en serie y en paralelo.
Con la ayuda de estudios como éste, podríamos llegar a desarrollar paneles solares transparentes, lo que tendría ramificaciones de gran alcance. Se dice que en Estados Unidos hay entre 5.000 y 7.000 millones de metros cuadrados de superficies de vidrio, desde pantallas de teléfono hasta rascacielos. Imaginemos la cantidad de electricidad que se podría generar si pudiéramos aprovechar esa energía.
Noticia tomada de: Interesting Engineering / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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