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Cómo las superficies que atrapan la luz aumentarán la eficiencia de las células solares
Mejorar la eficiencia de las células fotovoltaicas es uno de los grandes retos de la ciencia de las energías renovables. En el laboratorio, las mejores células pueden convertir casi la mitad de la luz solar que las recibe en electricidad (44 por ciento), aunque para la cifra, las células comerciales son menos de la mitad.
Una forma de mejorar las cosas es minimizar la cantidad de luz reflejada por la célula o transmitida a través de ella, ya que esta energía se pierde claramente. El enfoque convencional es utilizar un revestimiento antirreflejos que se puede optimizar para minimizar los reflejos, especialmente en las frecuencias óptimas de la celda.
Pero hay un problema. Si bien estos recubrimientos son buenos para prevenir reflejos, no pueden detener la transmisión de luz. Y para la próxima generación de células solares de película delgada, este es un problema particular. En algunos casos, casi la mitad de la luz pasa directamente.
Así que la investigación más reciente se centra en un enfoque diferente: capturar la luz entrante y atraparla contra la superficie. Esto evita tanto la reflexión como la transmisión y, por lo tanto, tiene el potencial de aumentar significativamente la eficiencia de las células solares de película delgada. La pregunta, por supuesto, es cuál es la mejor manera de hacer esto de una manera que sea comercialmente viable.
Hoy, Constantin Simovski de la Universidad Aalto en Finlandia y algunos amigos revelan su diseño para una nueva estructura de captura de luz. Su idea es cubrir una celda con una matriz regular de nanoantenas de plata que convierten las ondas entrantes ordinarias en ondas más exóticas que se propagan a través de la propia losa fotovoltaica.
El trabajo es un estudio teórico y una simulación de lo buenas que pueden ser estas nanoantenas y las conclusiones son prometedoras. Demostramos que [la matriz de nanoantenas puede] aumentar significativamente la eficiencia espectral general de las células solares con un espesor muy pequeño. ellos dicen.
Las simulaciones producen algunos números interesantes. Simovski y sus colegas calculan que un revestimiento antirreflectante ordinario, aproximadamente el 7 por ciento de la luz se pierde debido a la reflexión, mientras que el 46 por ciento se pierde por transmisión.
Por el contrario, su superficie que atrapa la luz pierde un 20% por reflexión, pero solo un 8% por transmisión. La propia superficie extra absorbe otro 6 por ciento. Eso es significativamente mejor, pero también está la importante cuestión de los costos de fabricación.
Simovski y sus colegas dicen que las nuevas técnicas de fabricación para imprimir una matriz de nanoantenas en una película delgada significan que podría hacerse a bajo costo. Queda por ver si esto se puede hacer en la escala requerida a un precio rentable.
No obstante, las superficies que atrapan la luz parecen una forma prometedora de aumentar la eficiencia de las células solares de película delgada, siempre que alguien pueda descubrir cómo fabricarlas a un precio bastante económico.
Ref: arxiv.org/abs/1301.3290 : Eficiencia mejorada de matrices de nanoantenas que atrapan la luz para células solares de película delgada