Células solares económicas y eficientes
Las células solares fotovoltaicas generan electricidad a partir de la luz. Si bien se han producido avances considerables, a día de hoy los materiales utilizados todavía adolecen de una eficiencia relativamente baja y de un coste elevado. Mediante el proyecto NANOCIS (Development of a new generation of CIGS-based solar cells), financiado por la UE, se ha establecido una red de intercambio para la investigación con el propósito de solventar esta situación. Los objetivos de estudio comprenden el desarrollo de materiales nuevos y de bajo coste que permitan alcanzar eficiencias elevadas, de alrededor de un sesenta y tres por ciento. La investigación se ha centrado en las células de seleniuro de cobre-indio-galio (CIGS), fabricadas por deposición de una capa de los materiales semiconductores sobre vidrio o plástico. Estas células aportan numerosas ventajas, entre ellas la incorporación de una película semiconductora relativamente delgada y flexible a la par que muy fotoabsorbente. En el ámbito de este proyecto se han estudiado el diseño, la fabricación y las propiedades del CIGS y de otros posibles materiales, al mismo tiempo que se han probado nuevos conceptos de generación eléctrica fotovoltaica. El equipo ha evaluado y definido las estructuras de varios materiales nuevos, sensibles a una banda luminosa intermedia, utilizando la modelización cuántica. Dentro de estas labores también se han calculado la retrodispersión y otras propiedades ópticas de los materiales. Fruto de esta investigación han sido unas relaciones de posibles materiales y de métodos de deposición superficial de las capas requeridas. El consorcio ha llevado a cabo experimentos empleando diversas combinaciones de los mismos. El método elegido por el equipo ha sido el de electrodeposición (ED). Este método, superior en múltiples aspectos, brinda la posibilidad de fabricar componentes de alta calidad con costes inferiores en la mitad a sus alternativas. Este proceso permite asimismo producir capas fotovoltaicas muy eficientes de manera rápida y fiable. Los investigadores han adaptado el método ED también a otros materiales, incluidos los absorbentes, y han contemplado la síntesis de capas tampón. Se ha seleccionado un compuesto de cinc (ZnO:CL) para la capa de la ventana óptica. Este material es fácil de aplicar y, combinado con un disolvente orgánico, presenta suficiente transparencia y estabilidad. A partir de los materiales y métodos ensayados, el consorcio ha elaborado una célula fotovoltaica a nivel de laboratorio. Este dispositivo ha demostrado poseer una eficiencia muy deficiente en la conversión, pero el equipo de investigadores ha podido determinar que esta limitación se debe a la temperatura de recocido durante la fabricación. El grupo de trabajo ha probado y caracterizado asimismo materiales a base de nanofósforo que ofrecen muy buenas perspectivas. A partir de los ensayos realizados, el proyecto NANOCIS ha permitido optimizar la arquitectura de los futuros dispositivos fotovoltaicos. Cabe esperar que esta labor dé lugar a una generación nueva de células solares altamente eficientes y más económicas.
Palabras clave
Células solares, energía fotovoltaica, métodos de deposición, NANOCIS, CIGS, semiconductor