Nuevo diseño de capas reflectantes y antireflectantes para mejorar células solares
(NC&T) Usando modelado digital y una amplia variedad de técnicas avanzadas de fabricación de chips, han empleado una capa antirreflectante para cubrir la parte frontal de láminas fotovoltaicas ultrafinas de silicio, y una novedosa combinación entre recubrimientos multicapa reflectantes y una red de difracción, separados de la capa frontal, con el fin de reforzar el rendimiento de las células solares, tanto como en un 50 por ciento.
Las cuidadosamente diseñadas capas reflectantes depositadas en la parte de atrás de las células causan que la luz rebote una y otra vez en el interior de la delgada capa de silicio, dándole tiempo a depositar una cantidad mayor de su energía y de este modo producir más corriente eléctrica. Sin estos recubrimientos especiales, la luz se reflejaría de regreso hacia el aire circundante, como sucede con las células solares convencionales.
El equipo comenzó su estudio ejecutando miles de simulaciones informáticas en las que probaron variaciones en el espaciado de las líneas de la red, el espesor de la lámina de silicio y la cantidad y espesor de las capas reflectantes depositadas en el fondo.
El comportamiento mostrado en las simulaciones resultó ser notablemente mejor que el de cualquier otra estructura. Concretamente, fue de un 50 por ciento de aumento de la eficiencia en la conversión de luz solar a electricidad, para láminas de 2 micrómetros de espesor.
Peter Bermel. (Foto: Donna Coveney)
Las simulaciones fueron posteriormente validadas por pruebas reales en el laboratorio. Los experimentos confirmaron las predicciones, y los resultados han atraído de modo considerable el interés de la industria.
El trabajo no es más que un primer paso hacia la producción de una célula solar mejorada y comercialmente viable. El camino a recorrer requerirá una mejor optimización mediante nuevas simulaciones y experimentos de laboratorio, y luego trabajar más sobre los procesos de fabricación y las materias primas. Si todo va bien, los primeros resultados comerciales prácticos podrían verse dentro de tres años.
El proyecto ha sido dirigido por Lionel Kimerling con la ayuda de Peter Bermel y Lirong Zeng.
