Un equipo de investigadores de la Universidad de Sheerbroke, en Quebec, anunció la creación de un material de germanio nanoporoso (np-Ge) que podría mejorar la eficiencia de las células solares de unión múltiple basadas en elementos III-V como el arseniuro de galio.
En el artículo titulado «Uprooting defects to enable high-performance III–V optoelectronic devices on silicon«, publicado en la revista científica Nature, los científicos explicaron que su enfoque se basa en una reducción máxima del uso de germanio, cuya disponibilidad es muy limitada en comparación con el silicio, en un dispositivo epitaxial de alto rendimiento que desarrollaron para ser integrado en células solares y otros dispositivos semiconductores.
Los investigadores depositaron una capa de germanio de 2 μm, 100 veces menos que el grosor de una hoja de papel, sobre un soporte mecánico para absorber la luz. Describieron el proceso como un desafío científico y tecnológico importante debido al pequeño tamaño del dispositivo y, en particular, a los defectos en el proceso de deposición que pueden reducir el rendimiento de las células solares.
Proceso de dos pasos
Los científicos dicen haber encontrado una manera de eliminar las dislocaciones de hilo en la superficie del material np-Ge mediante el grabado electroquímico profundo y selectivo seguido de un proceso de recocido térmico.
Los investigadores explicaron que el proceso de dos pasos crea nanovacíos que atraen las indeseadas dislocaciones, facilitando su aniquilación. «Los dispositivos como fotodetectores, células solares de unión múltiple, microprocesadores [y] moduladores, basados en tecnología Ge-on-Si [germanio sobre silicio] deben abordar estos problemas para cumplir con los estándares de la industria», se puede leer en el estudio.
Las mediciones de catodoluminiscencia han demostrado que el proceso crea nanovacíos que aumentan las probabilidades de recombinación de las dislocaciones de hilo, reduciendo significativamente su presencia en la capa de germanio modificado. «Los nanovocíos se forman en la capa de germanio, así como en el sustrato de silicio por porosificación electroquímica, seguido de recocido térmico, creando una nueva configuración llamada sustrato virtual Ge / Si basado en nanovacíos», dice el documento.
Reducción de costes
Los científicos informan de que los métodos utilizados anteriormente para eliminar la densidad de las dislocaciones de hilos se limitaban a escalas pequeñas y requerían el uso de tecnologías costosas y complejas. «El ahorro de costos por celda solar puede ser tan alto como 75% cuando se consideran los precios mucho más bajos y las áreas más grandes de obleas de silicio», dicen.
La investigación sobre las aplicaciones del germanio a la energía solar sigue desarrollándose a través de varios proyectos anunciados en los últimos dos años.
Estos incluyen un método para producir células solares de arseniuro de galio con un sustrato de germanio reutilizable, desarrollado por científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EE. UU. Y el Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología y una célula solar ultra delgada de arseniuro de galio hecha por un equipo de investigadores del Instituto Alemán Fraunhofer ISE y el Centro Francés de Nanociencias y Nanotecnologías (C2N de la Universidad Paris Sud).
El costo de producir células solares basadas en compuestos de materiales III-V, nombrados por los grupos de tablas periódicas de los elementos a los que pertenecen, ha limitado estos dispositivos a aplicaciones de nicho, especialmente drones y satélites, para los cuales el bajo peso y la alta eficiencia son más importantes que los costos en relación con la energía producida.
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.