Optimització de les plaques fotovoltaiques

Els investigadors de l'Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia (NIST) han desenvolupat un recobriment a nivell de nanoescala per a les cèl·lules solars que els permet absorbir al voltant d'un 20% més de llum solar que els dispositius sense recobrir. El recobriment, aplicat amb una tècnica que es podria incorporar a la fabricació, obre una nova via per desenvolupar cel·les solars de baix cost i d'alta eficiència amb materials abundants, renovables i respectuosos amb el medi ambient.

El recobriment es compon de milers de petits comptes de vidre, de només una centèsima part de l'amplada d'un cabell humà. Quan la llum del sol incideix en el recobriment, les ones de llum es dirigeixen al voltant de la bola a nanoescala, similar a la forma en què les ones sonores recorren un mur corb com la cúpula de la catedral de Sant Pau de Londres. En aquestes estructures corbes, conegudes com galeries murals acústiques, una persona que es troba prop d'una part de la paret fàcilment escolta un so feble originat en qualsevol altra part de la paret.
Les galeries per a la llum es van desenvolupar fa una dècada, però els investigadors només han explorat recentment el seu ús en recobriments de cèl·lules solars. En la configuració experimental dissenyada per un equip de la Universitat de Maryland, la llum capturada pel recobriment del nanoressonador eventualment es filtra i és absorbida per una cèl·lula solar subjacent feta d'arseniur de gal·li.

Utilitzant un làser com a font de llum per excitar els nanoressonadors individuals en el recobriment, l'equip va observar que les cel·les solars recobertes absorbeixen, de mitjana, un 20% més de llum visible que les cel·les nues. Les mesures també van revelar que les cèl·lules recobertes produïen prop d'un 20% més de corrent.
L'estudi és el primer a demostrar l'eficiència dels recobriments amb mesures de precisió a escala nanomètrica, encara que els càlculs ja havien donat resultats que donaven a entendre aquesta millora, però no s'ha pogut demostrar fins que s'han desenvolupat les tecnologies de mesurament a nivell de nanoescala.

L'equip també va idear un mètode ràpid i menys costós d'aplicar el recobriment del nanoressonador. Els investigadors havien recobert prèviament material semiconductor submergint-lo en una tina de la solució de nanoressonador. El mètode d'immersió necessita temps i es recobreix per ambdós costats del semiconductor, tot i que només un costat requereix del tractament.

En el mètode d'aquest equip, les gotes de la solució de nanoressonador es van col·locar en un sol costat de la cel·la solar. Aleshores, es tira una canya metàl·lica de filferro a través de la cel·la, estenent la solució i es forma un recobriment fet de nanoressonadores molt empaquetat.


Font: National Institute of Standards and Technology