Silicio negro en aplicaciones de energía solar
Las células fotovoltaicas (FV) son poco costosas de mantener, no tienen piezas móviles, funcionan a temperatura cercana a la ambiente y permiten generar energía a cualquier escala. Dado que las células solares de silicio no son tóxicas, son eficientes y son extremadamente robustas, la inmensa mayoría de módulos fotovoltaicos del mercado se fabrican en silicio. Las eficiencias de las células solares pueden aumentarse a base de lograr que absorban más fotones incidentes y generen así más fotoportadores, o que recojan más fotoportadores y produzcan así una corriente más elevada. El uso de nanoestructuras superficiales permite captar más luz merced a su elevada relación entre área superficial y volumen, y a los efectos de confinamiento cuántico. En el marco del proyecto ENERGOSIL (Silicon films on metals for energy applications) se trabajó en hallar métodos nuevos para el tratamiento superficial del silicio con miras a aumentar su eficiencia en la recolección de energía solar. Se logró elaborar nano y microarquitecturas superficiales en el silicio, las cuales absorben alrededor del noventa y nueve por ciento de la luz incidente. Manipulando las propiedades de reflexión y refracción de las superficies de las células solares se puede capturar luz en la región activa con mayor eficiencia. Una captura de fotones mayor permite utilizar capas físicamente delgadas pero ópticamente gruesas en las células solares, lo cual no solamente abarata los costes de fabricación y reduce la cantidad de material necesario, sino que también aminora las pérdidas eléctricas durante el transporte de fotoportadores. El equipo investigó las características electroquímicas de las sales fundidas y los líquidos iónicos. Desarrollaron tecnologías nuevas que auguran buenas perspectivas, no solamente de cara a las células fotovoltaicas sino asimismo para la fabricación de sensores químicos y fotogeneradores de hidrógeno. Este método se basó en el proceso FFC-Cambridge, por el que se expone un disco de silicio con una capa superficial de óxido a un potencial catódico. Con ello se provoca la ionización del oxígeno del óxido y su disolución en la sal, lo cual da lugar a una matriz de agujas de silicio. El resultado es una superficie negra capaz de absorber hasta un noventa y nueve por ciento de la luz incidente en un rango amplio de longitudes de onda. Con el proyecto ENERGOSIL se han creado arquitecturas superficiales exclusivas que se podrían aplicar a la producción de dispositivos concentradores del calor de la energía solar muy eficientes. Estos resultados han sido publicados y patentados. Se ha constituido una empresa denominada BlackSilicon Ltd. con el objetivo de continuar desarrollando esta tecnología.
Palabras clave
Silicio, energía solar, célula solar, energía fotovoltaica, nanoestructura, confinamiento cuántico, proceso FFC-Cambridge
