Las filas de paneles solares azules que salpican los paisajes y los tejados generalmente están hechas de silicio cristalino, el semiconductor de caballo de batalla que se encuentra en prácticamente todos los dispositivos electrónicos.
En la última década, los investigadores de la Universidad Estatal de Colorado han dirigido estudios pioneros para mejorar el rendimiento y el costo de la energía solar mediante la fabricación y prueba de nuevos materiales que se extienden más allá de las capacidades del silicio. Se han centrado en un material que promete reemplazar el silicio., llamado telururo de cadmio.
En colaboración con socios de la Universidad de Loughborough en el Reino Unido, los investigadores del Centro de Fotovoltaica Next Generation, respaldado por la Fundación Nacional de Ciencias de CSU, han informado sobre un avance clave en la forma en que el rendimiento de las células solares de película delgada de teluro de cadmio mejora aún más con la adiciónde otro material, selenio. Sus resultados fueron publicados en la revista Energía natural a principios de este mes y son objeto de un artículo de "Noticias y vistas".
"Nuestro trabajo va directo a la comprensión fundamental de lo que sucede cuando aleamos selenio a teluro de cadmio", dijo Kurt Barth, director del Centro de Fotovoltaica de Próxima Generación y profesor asociado de investigación en el Departamento de Ingeniería Mecánica.
Hasta ahora, no se entendía bien por qué la adición de selenio ha registrado una eficiencia récord de celdas solares de teluro de cadmio, la relación entre la producción de energía y la entrada de luz, de poco más del 22 por ciento. Junto con los colaboradores de CSU WS Sampath yAmit Munshi, Barth y un equipo internacional han resuelto ese misterio. Sus experimentos revelaron que el selenio supera los efectos de los defectos a escala atómica en los cristales de teluro de cadmio, proporcionando un nuevo camino para una electricidad generada por el sol más barata y más extendida.
Las películas delgadas de telururo de cadmio que el equipo de CSU fabrica en el laboratorio usan 100 veces menos material que los paneles solares de silicio convencionales. Por lo tanto, son más fáciles de fabricar y absorben la luz solar casi a la longitud de onda ideal. Electricidad producida por las células fotovoltaicas de teluro de cadmioes el costo más bajo disponible en la industria solar, socavando las fuentes basadas en combustibles fósiles en muchas regiones del mundo.
Según el documento, los electrones generados cuando la luz solar incide en el panel solar tratado con selenio tienen menos probabilidades de quedar atrapados y perdidos en los defectos del material, ubicados en los límites entre los granos de cristal a medida que crecen. Esto aumenta la cantidad de energía extraídade cada célula solar. Trabajando con materiales fabricados en CSU a través de métodos de deposición avanzados, el equipo descubrió este comportamiento inesperado al medir la cantidad de luz emitida por los paneles que contienen selenio.
Como el selenio no se distribuye uniformemente a través de los paneles, compararon la luminiscencia emitida desde áreas donde había poca o ninguna presencia de selenio y áreas donde el selenio estaba muy concentrado.
"Un buen material de células solares sin defectos es muy eficiente en la emisión de luz, por lo que es muy luminoso", dijo Tom Fiducia, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en la Universidad de Loughborough, en colaboración con el profesor MichaelParedes: "Es notablemente obvio cuando se ven los datos de que las regiones ricas en selenio iluminan mucho más que el telururo de cadmio puro, y el efecto es notablemente fuerte".
La National Science Foundation ha apoyado el trabajo del Centro de Fotovoltaica de Próxima Generación de CSU desde 2009.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Colorado . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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