Con el objetivo de obtener hasta un 40% más de eficiencia en los paneles solares, un grupo de investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) ha desarrollado una nueva estructura nanométrica que recubriría la superficie de algunos paneles solares de silicio. Este diseño podría aplicarse en futuras instalaciones solares para conseguir una mejor eficiencia energética.
Basada en una metasuperficie, el nuevo diseño de la superficie está compuesto por pequeñas estructuras que se repiten siguiendo un patrón. La superficie y el patrón tienen dimensiones nanométricas, menores que la longitud de onda de la luz.
Los investigadores plantean un diseño en el que se graban cruces en una célula solar de silicio amorfo hidrogenado de la capa conductora transparente por donde entra la luz. Estas cruces son rellenadas por unas nanoesferas de material dieléctrico, permitiendo que la luz que llega a la célula se redirija eficazmente a su zona activa, el lugar donde se transforma en corriente eléctrica mediante el efecto fotoeléctrico.
Con ello consiguen atrapar en la célula solar más luz, obteniendo hasta un 40% más de corriente generada, según sus cálculos, que han publicado en un trabajo en la revista Solar Energy.
Características de las nanoesferas
Para conseguir esta eficiencia, los investigadores han determinado que el óxido de zinc es el material más idóneo para las nanoesferas, con un tamaño adecuado de 210 nanómetros de radio, menor que un cabello humano que oscila entre los 60.000 y los 80.000 nanómetros.
El estudio también ha demostrado la eficacia de este diseño tras incrustar las esferas en las cruces y acercarlas ligeramente a la capa activa que está debajo. Además, han encontrado que la combinación del efecto de las cruces y de las esferas es lo que consigue la mejora, ya que si las cruces se separan, o si las esferas se reducen, el efecto decae dramáticamente.
Otra ventaja que tiene este diseño es que permite reducir el espesor de la capa activa para generar la corriente de manera eficaz, lo que ahorra material a la hora de fabricarla, ya que la extracción de los electrones generados por la luz tienen que recorrer menos camino hasta la zona donde podrían ser reabsorbidos.