Atrapando 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 células solares que les permite absorber aproximadamente un 20 por ciento más de luz solar que los dispositivos sin recubrimiento.aplicado con una técnica que podría incorporarse a la fabricación, abre un nuevo camino para desarrollar células solares de bajo costo y alta eficiencia con materiales abundantes, renovables y respetuosos con el medio ambiente.
El recubrimiento consta de miles de pequeñas cuentas de vidrio, de solo alrededor de una centésima parte del ancho de un cabello humano. Cuando la luz del sol golpea el recubrimiento, las ondas de luz se dirigen alrededor del cordón de nanoescala, de forma similar a la forma en que las ondas de sonido viajan alrededor de una curvapared como la cúpula de la Catedral de San Pablo en Londres. En tales estructuras curvas, conocidas como galerías de susurros acústicos, una persona parada cerca de una parte de la pared escucha fácilmente un leve sonido que se origina en cualquier otra parte de la pared.
Las galerías de luz susurrantes se desarrollaron hace aproximadamente una década, pero los investigadores han explorado recientemente su uso en recubrimientos de células solares. En la configuración experimental ideada por un equipo que incluye a Dongheon Ha del NIST y el NanoCenter de la Universidad de Maryland, la luzcapturado por el recubrimiento nanoresonator eventualmente se escapa y es absorbido por una célula solar subyacente hecha de arseniuro de galio.
Utilizando un láser como fuente de luz para excitar nanoresonadores individuales en el recubrimiento, el equipo descubrió que las células solares recubiertas absorbieron, en promedio, un 20 por ciento más de luz visible que las células desnudas. Las mediciones también revelaron que las células recubiertas producían aproximadamente 20por ciento más actual.
El estudio es el primero en demostrar la eficiencia de los recubrimientos utilizando mediciones de precisión a nanoescala, dijo Ha. "Aunque los cálculos sugirieron que los recubrimientos mejorarían las células solares, no pudimos probar que este fuera el caso hasta que hayamos desarrollado la medición a nanoescalatecnologías que se necesitaban ", señaló.
Este trabajo se describió en un número reciente de Nanotecnología por Ha, el colaborador Yohan Yoon de NIST y NanoCenter de Maryland, y el físico de NIST Nikolai Zhitenev.
El equipo también ideó un método rápido y menos costoso para aplicar el recubrimiento de nanoresonador. Los investigadores habían recubierto previamente el material semiconductor sumergiéndolo en una tina de la solución de nanoresonador. El método de inmersión lleva tiempo y recubre ambos lados del semiconductor aunquesolo un lado requiere el tratamiento.
En el método del equipo, las gotas de la solución de nanoresonador se colocan en un solo lado de la célula solar. Luego se tira de una varilla metálica enrollada a través de la célula, extendiendo la solución y formando un recubrimiento hecho de nanoresonadores estrechamente empaquetados.Esta es la primera vez que los investigadores aplican el método de varilla, utilizado durante más de un siglo para recubrir material en una fábrica, a una célula solar de arseniuro de galio.
"Este es un proceso económico y es compatible con la producción en masa", dijo Ha.
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Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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