Un equipo internacional de investigadores de la Escuela de Física e Ingeniería del ITMO y de la Universidad de Roma Tor Vergata han creado un recubrimiento fácil de aplicar y que puede usarse con células solares de cualquier composición y configuración.
Nanoantenas de silicio para la fotovoltaica de perovskita.
Se ha creado una nueva «vía» para aumentar la eficiencia de la fotovoltaica de perovskita.
Un grupo de investigadores de la Escuela de Física e Ingeniería del ITMO, en Rusia, y de la Universidad de Roma Tor Vergata, ha desarrollado una pasta especial que puede mejorar las interacciones entre la luz y la materia y, de este modo, aumentar la producción de electricidad en las células solares.
La nueva investigación, publicada en Nano Energy, se centra en las propiedades demostradas por las nanopartículas de silicio.
Estudios recientes han demostrado que las nano y microestructuras de silicio presentan resonancias eléctricas y magnéticas en el régimen óptico (llamadas resonancias de Mie), gracias a las cuales se puede controlar la luz a muy pequeña escala. En otras palabras, pueden funcionar como nanoantenas, amplificando la absorción de la luz y la generación de fotocorrientes.
Los experimentos se realizaron con perovskitas de haluro (MAPbI3), que son los materiales más usados y estudiados en el campo de la fotovoltaica.
Son materiales muy prometedores, pero su capa fotoactiva sólo tiene un grosor de entre 300 y 600 nanómetros. Estas capas tan finas no pueden absorber toda la luz entrante, pero al mismo tiempo no pueden hacerse más gruesas, «dispersando» la luz y provocando pérdidas de energía.
Para aumentar la eficiencia de la fotovoltaica de perovskita, es posible mejorar la recogida de carga o aumentar la absorción de luz.
El equipo abordó el problema eligiendo esta última vía. Sin embargo, para aprovechar las propiedades resonantes de las nanopartículas de silicio, los investigadores tuvieron que realizar una serie de cálculos teóricos y construir un modelo que tuvo en cuenta las propiedades electrofísicas y ópticas de todas las capas cuando se somete a la radiación externa y voltajes.
A continuación, desarrollaron su pasta a base de dióxido de titanio y nanopartículas de silicio y la adaptaron al método tradicional de recubrimiento celular por rotación.
Colocamos las nanopartículas en la capa posterior a la perovskita: así están más cerca de la fuente de luz y funcionan como antenas de forma más eficiente.
Aleksandra Furasova, primera autora del trabajo.
Las partículas resonantes permitieron a los científicos aumentar la eficiencia de las células hasta en un 21%.
Vía physics.itmo.ru
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