CDT La energía solar ha revolucionado nuestra forma de producir y consumir electricidad. El poder generar nuestra propia energía a través de paneles solares fotovoltaicos instalados en campos, muros y tejados ha demostrado ser una solución eficiente y económica. Pero ahora, científicos de materiales han comenzado a explorar cómo hacer que estos paneles se integren a la perfección con su entorno al hacerlos transparentes. Un gran avance reciente se realizó en Japón, donde un equipo de investigadores liderado por Toshiaki Kato de la Universidad de Tohoku ha creado un diseño innovador que podría hacer que los paneles solares sean prácticamente invisibles.
Fuente: EcoInventos
El diseño de Kato se basa en óxido de indio y estaño (ITO), un material conductor que también es transparente e incoloro. Para fabricar su célula solar, el equipo de Kato expuso un electrodo de ITO a un vapor de disulfuro de tungsteno (WS2). Bajo ciertas condiciones, el vapor depositó una capa de WS2, de solo un átomo de espesor, en la superficie del ITO, que actúa como un semiconductor.
El equipo de Kato cubrió el ITO con una selección cuidadosa de metales delgados y colocó una capa aislante entre el ITO y el WS2. Así, los investigadores pudieron controlar con precisión la «barrera de contacto» entre los dos materiales. Esta barrera describe la energía que los electrones necesitan obtener para pasar de un material a otro.
En este caso, los electrones en la capa de WS2 cruzan la barrera de contacto a medida que absorben los fotones entrantes, y saltan entre las dos «bandas de energía» del semiconductor, convirtiendo el material de aislante a conductor.
¿Qué significa en términos de eficiencia y transparencia?
Con su método de fabricación, el equipo de Kato aumentó drásticamente la altura de la barrera de contacto en comparación con los diseños anteriores. Esto incrementó enormemente el voltaje entre los electrones en el ITO y los «agujeros» que dejaban en el semiconductor.
Como resultado, su dispositivo es más de 1.000 veces más eficaz para convertir la luz entrante en energía eléctrica que las celdas solares basadas en ITO existentes. Al mismo tiempo, la elección de los materiales del equipo fue mucho más transparente que los diseños anteriores, permitiendo que aproximadamente el 79% de la luz entrante pase directamente.
El equipo también exploró cómo su celda solar podría fabricarse a mayor escala sin perder eficiencia. A diferencia de las celdas solares basadas en ITO anteriores, donde la expansión del área de superficie del material llevaba a una caída en el voltaje, los investigadores demostraron que un alto rendimiento podría mantenerse en celdas solares de hasta 1 cm2.
¿Cómo podría cambiar nuestro futuro?
Este gran salto en transparencia y eficiencia podría ser un avance crucial en los esfuerzos por integrar paneles solares en una variedad de tecnologías existentes, esencialmente «ocultándolos a plena vista».
Si este material se vuelve comercialmente disponible en el futuro, el equipo de Kato cree que podría permitir que una gama diversa de dispositivos electrónicos coseche la abundante energía del sol, sin necesidad de conectarlos a una red o fuente de alimentación externa.
Nos encontramos ante un futuro donde las ventanas podrían convertirse en potentes recolectores de energía, los dispositivos electrónicos podrían alimentarse por sí mismos, y los paneles solares transparentes podrían estar ocultos a simple vista, integrándose de manera perfecta a nuestro entorno cotidiano. El sol siempre ha estado allí, pero ahora estamos un paso más cerca de aprovechar su energía de formas innovadoras y revolucionarias.
Más información: www.nature.com
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