Una nueva generación de células solares 3D de nano-arquitectura

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Los investigadores que trabajan en la fotovoltaica 3D en el instituto AMOLF en el Parque Científico de Ámsterdam han demostrado un método que utiliza un microscopio de fuerza atómica para imprimir patrones electroquímicamente a escala nanométrica.

La microscopía de fuerza atómica (AFM), según ScienceDirect, es una técnica para la caracterización tridimensional con una resolución subnanométrica, e implica el movimiento de un pequeño lápiz óptico hacia arriba y hacia abajo sobre una superficie. En esta aplicación, el lápiz óptico, una aguja de platino de 50 nanómetros, se mueve sobre la superficie “como la aguja de un tocadiscos”, según AMOLF. La aguja actúa como un electrodo y una pequeña placa de oro hace de otro. Ambos están suspendidos en una solución de sulfato de cobre, y cuando se aplica el voltaje, el cobre se deposita en la ubicación precisa de la aguja.

Los detalles de la técnica se publicaron en la revista Nanoscale. El estudiante de doctorado AMOLF Mark Aarts pudo usar la técnica para deletrear el nombre de la institución, y dice que puede usar la técnica para dibujar “cualquier forma deseada en una superficie”. Y la misma técnica, dice el instituto, podría ser utilizada en la producción de una “nueva generación de células solares nanoarquitecturadas”.

Aarts también explicó que un curioso efecto de “doble capa” descubierto durante este trabajo también podría tener implicaciones para el diseño de baterías o procesos de electrocatálisis. “Una capa con la carga opuesta siempre se forma alrededor de un electrodo cargado. Esta doble capa también se forma alrededor de nuestra aguja y el electrodo de oro, y eso evita que tenga lugar la reacción del cobre”, explicó. “La doble capa es lo que facilita la reacción. Al tocar la punta en la superficie, la doble capa se rompe, lo que permite que la reacción tenga lugar localmente “.

Los investigadores describen la producción de células solares utilizando esta técnica como “su sueño” y reconocen que varios desafíos se interponen en el camino para que esto se convierta en realidad. Entre estos está el aumento de la altura de las nanoestructuras y la combinación de los nanocables con otras estructuras materiales necesarias en una célula solar. “Con la electroquímica, podemos aplicar fácilmente materiales simultáneamente o en secuencia “, dijo Aarts.