Hace unas semanas vimos como se acercaba el momento en el que sería posible tener placas solares en las ventanas sin que se impidiera el paso de luz. Y ahora toca hablar de otro paso más en el camino para lograr celdas solares transparentes que se puedan aplicar a ventanas convencionales y otras estructuras de vidrio.
Un hallazgo que ha sido posible gracias al trabajo de un grupo de científicos de la Universidad de Tohoku en Japón. Una investigación que ha dado como fruto la creación de una célula solar casi invisible, que ofrece un grado de transparencia de hasta el 79%.
Más cerca de las ventanas "solares"
En la investigación, llevada cabo por dicho equipo de científicos, se han empleado disulfuro de tungsteno (WS2) como capa fotoactiva y óxido de indio y estaño (ITO) como electrodo transparente. Una mezcla que buscaba lograr un alto grado de transparencia y al mismo tiempo, el potencial para poder absorber energía proveniente del sol.
De estos dos compuestos, el primero es ideal para este tipo de usos, gracias a que ofrece espacios de banda aceptables en el rango de luz visible y su mayor coeficiente de absorción por espesor. Por otra parte, la conexión entre el ITO y el WS2 se creó pulverizando ITO sobre un sustrato de cuarzo y haciendo crecer la monocapa WS2 mediante deposición química de vapor (CVD).
El resultado es que han logrado crear células solares con un grado de transparencia del 79%, lo que permite que se puedan instalar estas celdas solares basadas en TMD en un buen número de estructuras basadas en vidrio, como ventanas, invernaderos...
Según el estudio publicado en la revista Nature, este desarrollo mejora lo ya obtenido con las celdas solares elaboradas con perovskita, en las cuales el nivel de transparencia, la luz que dejan pasar, era inferior al 70%.
El nuevo desarrollo, conocido como celda solar de tipo Schottky, se basa en el empleo de una interfaz colocada entre un metal y un semiconductor, que se encarga de proporcionar el espacio requerido para la separación de carga. El dispositivo sugerido y la estructura de banda ideal separan los pares de huecos de electrones fotogenerados por una diferencia en la función de trabajo entre uno de los electrodos y el semiconductor. Este espacio o barrera generada, se ajustó recubriendo varios metales delgados sobre ITO (Mx/ITO) e introduciendo una capa delgada de WO3 entre Mx/ITO y la monocapa WS2.
El resultado se traduce en una eficiencia de conversión de energía de la célula solar con el electrodo optimizado (WO3/Mx/ITO) de más de 1.000 veces (hasta 220 meV) respecto a la de un dispositivo que empleara un electrodo ITO normal.
En base a este tipo de celdas, se calcula que por cada cm² se puede obtener un 79% de transparencia de promedio. De esta forma se podrían aplicar estas celdas para crear placas solares transparentes que aplicar en estructuras de vidrio como ventanas, invernaderos... y de esta forma aumentar de forma notable las superficies capaces de generar energía limpia.
Vía | Interestingengineering
Imagen portada | Nature
