Gracias a los nuevos métodos de procesamiento creados en el proyecto, en algunas células solares se alcanzaron eficiencias pioneras superiores al quince por ciento

Salvando obstáculos en la energía solar

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En el marco de una investigación financiada con fondos europeos se han inventado unos materiales y procesos que aumentarán la eficiencia y reducirán el coste de fabricar y usar células solares.

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© Shutterstock

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Cordis / Desde hace décadas, la tecnología solar y sus aplicaciones han dependido de las células solares sensibilizadas por colorante (DSSC). Estas células, a fin de imitar la absorción de la luz que tiene lugar en la fotosíntesis natural, cuentan con un colorante fotoactivo que absorbe fotones y aprovecha su energía para excitar electrones, los cuales se transfieren a continuación a una capa nanocristalina de dióxido de titanio. Aunque este proceso es eficaz, el titanio requiere una temperatura de procesamiento elevada que no permite abaratar los costes de fabricación, todo un impedimento para lograr la producción a gran escala de paneles solares y, por tanto, un gran escollo para que se incremente el uso de la energía solar.

En lugar de conformarse con la situación existente, los responsables del proyecto financiado con fondos europeos NANOMATCELL se propusieron hallar un método mejor que diera un gran impulso al sector de la energía solar.

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Adiós al titanio
El equipo pretendía aprovechar mejor el espectro solar y para ello debía inventar materiales nuevos capaces de dar lugar a células solares 

Los investigadores de NANOMATCELL pusieron sus miras en el uso del titanio y se propusieron hallar materiales y tecnologías nuevas e innovadoras con que obtener células solares de gran eficiencia basadas en el procesamiento de una solución. El equipo científico, formado por especialistas en los campos de la ciencia de los materiales, la química, la pasivación de superficies y la física, pretendía aprovechar mejor el espectro solar y para ello debía inventar materiales nuevos capaces de dar lugar a células solares con una eficiencia de conversión de gran potencia así como semiconductores pancromáticos novedosos basados en compuestos y procesos respetuosos con el medio ambiente.

No eran objetivos nada sencillos, pues requerían el desarrollo de varias estrategias y componentes de nueva factura. Por ejemplo, en primer lugar el equipo debía desarrollar técnicas nuevas de síntesis, crecimiento y dopaje de nanoalambres y nanocristales semiconductores. Dado que el colorante desempeña un papel central en el funcionamiento de las DSSC, los investigadores también tuvieron que crear colorantes nuevos capaces de sacar el máximo partido a una porción mayor del espectro; esto es, crear colorantes nuevos para las longitudes de onda cortas y colorantes nuevos que permitieran una mayor absorción en el rango del infrarrojo cercano.

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Hacia una mayor implantación en el mercado

Todo lo anterior se circunscribe a las DSSC; después había que sortear otro reto: qué hacer con la luz una vez absorbida. En este aspecto, los investigadores también lograron avances significativos, pues mejoraron la eficiencia general de las células solares. De hecho, el equipo de NANOMATCELL produjo una gama de células solares basadas en absorbedores híbridos e inorgánicos pancromáticos. Todas ellas presentan mejores prestaciones y también la posibilidad de una mayor optimización.

Gracias a los nuevos métodos de procesamiento creados en el proyecto, en algunas células solares se alcanzaron eficiencias pioneras superiores al quince por ciento. Es decir, NANOMATCELL ha avanzado la tecnología de las DSSC a un nivel de eficiencia tal que se antoja muy posible lograr una implantación comercial a gran escala.

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Efectos duraderos
Ya se está trabajando en un nuevo fotodetector híbrido que cuenta con puntos cuánticos y grafeno

El proyecto en sí ya finalizó, pero sus efectos aún se dejan sentir. Según una investigación publicada recientemente en la revista Nature Communications, ya se está trabajando en un nuevo fotodetector híbrido que cuenta con puntos cuánticos y grafeno. La suma de estas dos tecnologías de materiales podría dar lugar a dispositivos rápidos, eficientes y económicos, capaces de una detección en las regiones espectrales visible, de infrarrojo cercano y de onda corta (SWIR) a una longitud de onda de aproximadamente 3 µm.

Los investigadores creen que esta técnica tan novedosa será compatible con el proceso de fabricación de CMOS de silicio en grandes volúmenes y también con las plataformas de electrónica fléxible que empiezan a emerger. Dado que la actual tecnología de fotodetección de gran eficiencia en la región SWIR más allá de 1 µm suele basarse en dispositivos relativamente caros, este adelanto tecnológico marca un antes y un después en la visión tradicional de la tecnología de células solares y previsiblemente deparará un abundante ahorro de costes.

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Fuente:

Basado en información del proyecto

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