Nanomateriales para obtener celdas solares superiores
Las multicapas de nanocristales (NC) de silicio (Si) en una matriz dieléctrica permiten diseñar la banda prohibida mediante el control del tamaño de los NC y su densidad. Esto permite fabricar celdas solares con una banda prohibida optimizada, incluidas estructuras en tándem en las que se combinan múltiples celdas con distintas bandas de absorción. Se obtienen con materiales no tóxicos y abundantes, compatibles con la tecnología de procesamiento del silicio. El proyecto «Silicon nanodots for solar cell tandem» (NASCENT) , financiado por la Unión Europea, produjo celdas solares en tándem totalmente a base de silicio con un material con banda prohibida sintonizable como capa superior absorbente de la luz solar. Para lo último, el proyecto fabricó con éxito puntos cuánticos hechos de NC de silicio. Conocer los mecanismos de transporte eléctrico y recombinación en estos nanomateriales de nuevo desarrollo fue fundamental para conseguir estructuras de celdas solares en tándem. Para ayudarse en esta tarea, los científicos utilizaron métodos avanzados de modelización y caracterización de NC de Si activos y del material de matriz. Con estos métodos, el equipo pudo conocer mejor la relación entre los parámetros de crecimiento, las propiedades eléctricas y ópticas del material y las propiedades del dispositivo. Esta información se utilizó para mejorar la calidad del material de los puntos cuánticos mediante el desarrollo de tratamientos más eficaces para después del depósito (tratamiento térmico de defectos y pasivación con hidrógeno) para las capas absorbentes. También ayudó a mejorar los procesos de crecimiento de materiales, lo cual dio lugar a una densidad de defectos mucho menor dentro del material. Las actividades del proyecto dieron como resultado el desarrollo de demostradores de celdas solares. Los investigadores pudieron determinar la influencia de las tecnologías desarrolladas sobre la rentabilidad de las celdas solares. Una vez en funcionamiento, las nuevas células superarán las limitaciones de eficiencia de las convencionales, rebasando el 20 %. Esta mayor eficiencia, a su vez, se traducirá en menos emisiones de CO2 y una mejor calidad del aire para los ciudadanos de la Unión Europea.
Palabras clave
Nanomaterial, celda solar, silicio, nanocristsal, matriz dieléctrica, ingeniería de bandas prohibidas, estructura en tándem, nanopunto de silicio, punto cuántico, tratamiento térmico de defectos, pasivación con hidrógeno, crecimiento de materiales