Estructuras de dispersión de luz para aumentar el rendimiento solar

Fuente: https://www.pv-magazine.com/

Un equipo internacional de científicos desarrolló una estructura de nanopartículas que, cuando se agrega a una celda solar, se demostró que dispersa la luz y potencialmente la refleja muchas veces dentro de la celda, lo que contribuye a un salto notable en la corriente.

Una gama de diferentes aditivos y capas adicionales podría cambiar la forma en que la superficie de una celda solar interactúa con la luz y, por lo tanto, mejorar su rendimiento. Entre estos se encuentra la dispersión de la luz, en la que la luz del sol incide en partículas diminutas incrustadas en la celda y se refleja alrededor del dispositivo en lugar de salir directamente de él.

Un grupo de científicos estadounidenses dirigido por la Universidad Estatal de Pensilvania ha demostrado un aumento del 1 % en la eficiencia de las células solares de perovskita mediante la adición de una estructura de captura de luz a nanoescala en la parte frontal de la célula. El logro también es notable: comenzaron a investigar una ruta completamente diferente para la optimización de las células solares y, finalmente, descubrieron que la mayoría de las ganancias que se pensaba que provenían de esto en realidad se pueden atribuir a un efecto de dispersión de la luz que lo acompaña.

“Algunos investigadores en la literatura han planteado la hipótesis y han mostrado resultados de que las nanopartículas de conversión ascendente proporcionan un impulso en el rendimiento”, dijo Shashank Priya, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State. «Pero esta investigación muestra que no importa si coloca nanopartículas de conversión ascendente o cualquier otra nanopartícula: mostrarán una mayor eficiencia debido a la mejora de la dispersión de la luz».

La conversión ascendente es un proceso en el que un material agregado a una celda convierte la radiación infrarroja en luz visible, que puede ser absorbida por la celda solar. Esto se ha buscado durante mucho tiempo como una forma posible de alcanzar eficiencias más allá de lo que se cree que es teóricamente posible en un dispositivo de unión única. En este caso, los científicos de la Universidad de Macquarie en Australia proporcionaron otro material cristalino que no muestra el efecto de conversión ascendente, lo que permitió a los investigadores de Penn State comparar los resultados.

Describieron su trabajo en » Homogeneización del campo óptico en compuestos de perovskita integrados en nanocristales «, que se publicó en ACS Energy Letters . Los resultados mostraron que los materiales fueron igualmente efectivos para mejorar la eficiencia de conversión de la célula solar de perovskita. Y con cálculos adicionales, los investigadores pudieron demostrar que el aumento de la eficiencia provino principalmente de la dispersión de la luz, y que la conversión ascendente solo tuvo un efecto insignificante.

“Básicamente, comenzamos a jugar con la distribución de nanopartículas en el modelo, y comenzamos a ver que a medida que distribuyes las partículas lejos unas de otras, comienzas a ver una dispersión mejorada”, dijo Thomas Brown, profesor asociado de la Universidad de Roma. “Entonces tuvimos este gran avance”.

El grupo dice que ahora investigará la optimización del tamaño, la forma y la distribución de partículas en nanoestructuras para optimizar aún más el rendimiento.