Los investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) han desarrollado una nueva estructura nanométrica que recubriría la superficie de algunos paneles solares de silicio, permitiendo obtener hasta un 40% más de eficacia. Este diseño podría aplicarse en futuras instalaciones solares para conseguir una mejor eficiencia energética.
El nuevo diseño de la superficie, basada en una metasuperficie, está compuesto por pequeñas estructuras que se repiten siguiendo un patrón. Además, tanto las estructuras como el patrón son menores que la longitud de onda de la luz, por lo que deben de tener dimensiones nanométricas.
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.
Materiales y tamaño de las nanoesferas
Durante la investigación, se ha podido determinar el material más idóneo para las nanoesferas, como es el óxido de zinc, así como el tamaño adecuado, que se sitúa en 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 tiene que recorrer menos camino hasta la zona donde podrían ser reabsorbidos.