Una célula solar sensible con nanopartículas con una eficiencia del 8,5%.

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Científicos de la Universidad Nacional Chung Hsing de Taiwán afirman haber desarrollado una célula solar semiconductora sensible con nanopartículas (NSSC) con una eficiencia superior al 8%.

Tal cifra convertiría al dispositivo en uno de los NSSC de mejor rendimiento, dijeron sus desarrolladores, en comparación con los niveles típicos de eficiencia del 2-3%.

La célula se describe en el artículo “Band gap engineered ternary semiconductor PbxCd1−xS: Nanoparticle-sensitized solar cells with an efficiency of 8.5% under 1% sun—A combined theoretical and experimental study”, publicado en Progress in Photovoltaics.

Añadiendo nanopartículas semiconductoras

Los investigadores dijeron que los NSSC tienen el mismo diseño básico que los equivalentes sensibilizados con colorantes, excepto que tienen además una capa de nanopartículas semiconductoras sobre un electrodo mesoporoso de óxido de titanio (TiO2). “El empleo de sensibilizadores semiconductores NP [nanopartículas] tiene las ventajas de una brecha de banda sintonizable debido al efecto de tamaño cuántico, el gran coeficiente de absorción óptica y la generación de múltiples pares de huecos de electrones por un solo fotón”, escribieron los investigadores de Taiwán en su trabajo.

La nueva célula se basa en un semiconductor ternario de metal aleado con sulfuro llamado PbxCd1-xS y se preparó con el método Silar, un proceso químico utilizado para hacer películas finas uniformes de gran superficie y que se basa en la inmersión del sustrato en cationes y aniones colocados separadamente. Para el material de transporte de los huecos se utilizó el material de alto costo Spiro-OMeTAD.

Mejor con menos intensidad de luz

Bajo 1 sol, la célula alcanzó una eficiencia de solo el 3,67%, pero la cifra aumentó bajo una intensidad de luz reducida, dijo el equipo de Chung Hsing. El dispositivo supuestamente ofreció un 5,93% de eficiencia bajo 0,1 soles y un 8,48% bajo 0,01 soles. “La notable mejora en la eficiencia de conversión de energía (PCE) y el factor de llenado (FF) se atribuye a la reducción de la recombinación del portador a bajas intensidades de luz”, dijeron los investigadores.

Los desarrolladores afirman que la incorporación del semiconductor ternario de metal aleado con sulfuro en el compuesto de sulfuro de cadmio incrustado en la célula, aumentó el rango de captación de luz del dispositivo de 500 a 720nm.

“Se espera un mayor rendimiento con la mejora de los tratamientos de crecimiento y pasivación de NP para reducir la recombinación del portador”, añadieron los científicos.