Científicos alemanes crean una nueva célula con mayor eficiencia

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Los científicos del Helmholtz Zentrum Berlin de Alemania, que trabajan con un efecto conocido como fisión de excitación única (SF), han creado una nueva célula solar que, según dicen, podría alcanzar eficiencias de alrededor del 40 %.

El efecto SF se ha observado en ciertos materiales, y esencialmente permite que una partícula de luz (fotón) genere dos pares de agujeros de electrones a medida que se absorbe, en lugar de uno, duplicando potencialmente la eficiencia de una célula solar.

En el estudio “Células solares de silicio cristalino con capas intermedias de tetraceno: el camino a los dispositivos de heterounión de fisión singlete de silicio”, publicado en la revista Materials Horizons, los investigadores describen cómo han conseguido integrar una capa con un grosor de 100 nanómetros de cristal de tetraceno –un material con efecto SF– en la superficie de una célula solar de silicio de tipo n.

Se añadió una capa adicional de polímero orgánico PEDOT: PSS para mejorar las interacciones en las interfaces de capa. “El desafío era separar los pares de tripletes en la interfaz de silicio sin interrumpir significativamente el flujo de corriente de la célula solar de silicio”, explica el profesor de HZB, Klaus Lips.

Con investigaciones adicionales que utilizan técnicas espectroscópicas y luz de rayos X, los investigadores pudieron fabricar células solares de silicio y tetraceno en funcionamiento, y demostrar a través de simulaciones que entre el 5 % y el 10 % de los pares de tripletes generados en la capa de tetraceno se convirtieron en la “salida” de la célula.

El documento describe el hallazgo como un “primer resultado prometedor para el enfoque de heterounión directa para la fisión singlete en silicio cristalino”, y Klaus Lips, del HZB, dice que su equipo ya está considerando realizar experimentos de seguimiento.

“Con esta estructura de células solares, hemos demostrado que el enfoque funciona en principio y se creó un diseño de caballo de batalla”, explica. “Y ya sabemos lo que tenemos que hacer para aumentar el rendimiento de los excitones tripletes separados hasta en un 200 por ciento”, dice.