Investigadores que trabajan para maximizar la eficiencia de los paneles solares han dicho que la superposición de materiales avanzados sobre el silicio tradicional es un camino prometedor para obtener más energía de la luz solar.

Un nuevo estudio muestra que, usando un proceso de fabricación controlado con precisión, los investigadores pueden producir paneles solares de varias capas con el potencial de ser 1,5 veces más eficientes que los paneles de silicio tradicionales.

Los resultados del estudio sobre paneles solares avanzados dirigido por el ingeniero de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, Minjoo Larry Lee, se publicaron en la revista Cell Reports Physical Sciences.

“Los paneles solares de silicio siguen en uso porque son asequibles y pueden convertir un poco más del 20% de la luz del sol en electricidad utilizable“, dijo Lee, profesor de ingeniería eléctrica e informática y afiliado al Holonyak Micro and Nanotechnology Lab.

“Sin embargo, al igual que los chips informáticos de silicio, las células solares de silicio están llegando al límite de sus capacidades, por lo que encontrar una manera de aumentar su eficiencia es atractivo para los proveedores de energía y para los consumidores“.

El equipo de Lee ha estado trabajando para poner en forma de capas el material semiconductor fosfuro de arseniuro de galio sobre el silicio porque los dos materiales se complementan entre sí.

Ambos materiales absorben fuertemente la luz visible, pero el fosfuro de arseniuro de galio lo hace mientras genera menos calor de desecho en el panel solar.

En contraste, el silicio sobresale en la conversión de la energía de la parte infrarroja del espectro solar justo más allá de lo que nuestros ojos pueden ver, dijo Lee.

“Es como un equipo deportivo. Vas a tener gente rápida, algunos que son fuertes y otros con grandes habilidades defensivas”, dijo.

“De manera similar, las células solares en tándem trabajan en equipo y aprovechan las mejores propiedades de ambos materiales para hacer un dispositivo único y más eficiente en los paneles solares“.

Aunque el fosfuro de arseniuro de galio y otros materiales semiconductores como este son eficientes y estables, son caros, por lo que hacer paneles solares compuestos enteramente de ellos no es razonable para una producción en masa, al menos en este momento.

Por lo tanto, el equipo de Lee utiliza silicio de bajo costo como punto de partida para su investigación.

Durante la fabricación, los defectos del material se abren camino en las capas, particularmente en las interfaces entre el silicio y el fosfuro de arseniuro de galio, según Lee.

Se forman diminutas imperfecciones cuando los materiales con diferente estructura atómica se superponen al silicio, comprometiendo tanto el rendimiento como la fiabilidad de los paneles solares.

“Cada vez que se cambia de un material a otro, siempre existe el riesgo de crear algún desorden en la transición“, dijo Lee.

“Shizhao Fan, el autor principal del estudio, desarrolló un proceso para formar interfaces prístinas en la célula solar de fosfuro de arseniuro de galio, lo que condujo a una gran mejora con respecto a nuestro trabajo anterior en esta área, y un resultado muy prometedor en el área de los paneles solares“.

“En el futuro, una compañía eléctrica podría usar esta tecnología para obtener 1,5 veces más energía de la misma cantidad de tierra en sus granjas cubiertas de paneles solares, o un consumidor podría usar 1,5 veces menos espacio para los paneles solares de los techos“, dijo.

Lee dijo que siguen existiendo obstáculos en el camino hacia la comercialización, pero tiene la esperanza de que los proveedores de energía y los consumidores vean el valor de utilizar materiales estables para lograr un aumento del rendimiento de los paneles solares.

Fuente: Noticias de la Ciencia

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