Las 'células solares transparentes' pueden llevarnos hacia una nueva era de energía personalizada
Los científicos diseñan novedosas células solares transparentes usando finas películas de silicio, con una eficiente generación de energía.
Hoy en día, la inminente crisis del cambio climático exige que se pase de los combustibles fósiles de uso convencional a fuentes eficientes de energía verde. Esto ha llevado a los investigadores a estudiar el concepto de "energía personalizada", que haría posible la generación de energía in situ. Por ejemplo, las células solares podrían integrarse en las ventanas, los vehículos, las pantallas de los teléfonos móviles y otros productos de uso cotidiano. Pero para ello, es importante que los paneles solares sean prácticos y transparentes. Con este fin, los científicos han desarrollado recientemente dispositivos "fotovoltaicos transparentes" (TPV), versiones transparentes de la célula solar tradicional. A diferencia de las células solares opacas y oscuras convencionales (que absorben la luz visible), los TPV utilizan la luz "invisible" que cae en el rango ultravioleta (UV).
Los científicos han estado desarrollando células solares transparentes que pronto podrán encontrar su uso en todo tipo de dispositivos, incluyendo edificios, vehículos, teléfonos celulares y sensores (imagen simbólica)
Photo by Joel Filipe on Unsplash
Las células solares convencionales pueden ser del "tipo húmedo" (basadas en soluciones) o del "tipo seco" (compuestas de semiconductores de óxido metálico). De estas, las células solares de tipo seco tienen un ligero margen sobre las de tipo húmedo: son más fiables, ecológicas y rentables. Además, los óxidos metálicos son muy adecuados para utilizar la luz ultravioleta. Sin embargo, a pesar de todo esto, el potencial de los TPVs de óxido metálico no ha sido completamente explorado hasta ahora.
Con ese fin, los investigadores de la Universidad Nacional de Incheon (República de Corea) idearon un diseño innovador para un dispositivo de TPV a base de óxido metálico. Introdujeron una capa ultrafina de silicio (Si) entre dos semiconductores transparentes de óxido metálico con el objetivo de desarrollar un dispositivo de TPV eficiente. Estas conclusiones se publicaron en un estudio en Nano Energy, que se puso en línea el 10 de agosto de 2020 (antes de la publicación final prevista en la edición de diciembre de 2020). El profesor Joondong Kim, que dirigió el estudio, explica: "Nuestro objetivo era idear una célula solar transparente de alta potencia, incrustando una película ultrafina de Si amorfo entre el óxido de zinc y el óxido de níquel".
Este novedoso diseño que consiste en la película de Si tiene tres ventajas principales. En primer lugar, permitía la utilización de luz de mayor longitud de onda (en contraposición a los TPV desnudos). En segundo lugar, daba lugar a una eficiente recolección de fotones. Tercero, permitía un transporte más rápido de las partículas cargadas a los electrodos. Además, el diseño puede generar potencialmente electricidad incluso en situaciones de poca luz (por ejemplo, en días nublados o lluviosos). Los científicos confirmaron además la capacidad de generación de energía del dispositivo utilizándolo para hacer funcionar el motor de corriente continua de un ventilador.
Basándose en estos hallazgos, el equipo de investigación es optimista en cuanto a que la aplicabilidad en la vida real de este nuevo diseño de TPV será posible pronto. En cuanto a las aplicaciones potenciales, hay muchas, como explica el Profesor Kim, "Esperamos extender el uso de nuestro diseño de TPV a todo tipo de material, desde edificios de cristal hasta dispositivos móviles como coches eléctricos, teléfonos inteligentes y sensores". No sólo esto, el equipo está entusiasmado por llevar su diseño al siguiente nivel, utilizando materiales innovadores como semiconductores 2D, nanocristales de óxidos metálicos y semiconductores de sulfuro. Como concluye el Profesor Kim, "Nuestra investigación es esencial para un futuro verde sostenible - especialmente para conectar el sistema de energía limpia con ninguna o mínima huella de carbono".
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