Nuevo revestimiento antirreflectante para células solares de silicio

Un grupo internacional de científicos investigó el uso de dióxido de silicio (SiO2) y dióxido de circonio (ZrO2) como recubrimiento antirreflectante para células solares de silicio policristalino.

“El objetivo principal de los recubrimientos antirreflectantes es minimizar la pérdida por reflexión, mejorando así las propiedades de absorción del material semiconductor, a menudo silicio, y facilitando su conversión en energía eléctrica”, explicó el académico. “Esto es esencial para aumentar la eficiencia de las células solares”.

Además, también han probado el efecto de un recubrimiento mixto SiO2-ZrO2, con una proporción de 1:1, en el rendimiento de las células.

Para su investigación, el grupo adquirió células solares de Si policristalino de 5,0 cm × 4,0 cm con una eficiencia del 14,4%. A continuación, las recubrieron con SiO2, ZrO2 o SiO2-ZrO2 mediante la técnica de recubrimiento por pulverización catódica de radiofrecuencia (RF). “Para garantizar una distribución casi uniforme, la mezcla se sometió a una molienda mecánica con un mortero y una mano de mortero durante aproximadamente 120 minutos”, destacaron.

La técnica de recubrimiento por pulverización catódica por radiofrecuencia utiliza energía de radiofrecuencia para generar plasma y pulverizar el material de un blanco sobre un sustrato. En el proceso descrito en este estudio, se ionizó gas argón para formar un plasma durante el proceso de pulverización catódica. El proceso de recubrimiento duró 45 m a temperatura ambiente.

Tras el recubrimiento de las tres células, los académicos evaluaron la absorción y la transmitancia de la luz y compararon su rendimiento con el de las células de referencia sin recubrir.

Según los resultados de una medición I-V, la eficiencia de conversión de energía de la célula sin recubrimiento fue del 14,4%, mientras que la de la muestra de SiO2-ZrO2 fue del 17,6%. La muestra de SiO2 solo tenía una eficiencia del 15,6%, y la de ZrO2 del 16,7%.

“Los valores RMS de la rugosidad de las células solares recubiertas con SiO2, ZrO2 y la mezcla SiO2-ZrO2 se midieron en 35,42 nm, 47,47 nm y 62,36 nm, respectivamente”, añadieron los investigadores. “El aumento de la rugosidad de la superficie también puede servir para reducir potencialmente la pérdida por reflexión y mejorar la transmitancia óptica”.

El revestimiento antirreflectante se presentó en el artículo “Surface engineering of Sio2-Zro2 films for augmenting power conversion efficiency performance of silicon solar cells” (Ingeniería de superficies de películas Sio2-Zro2 para aumentar el rendimiento de eficiencia de conversión de energía de células solares de silicio), publicado en la revista Journal of Materials Research and Technology.

La investigación fue realizada por científicos de la Universidad Princesa Nourah Bint Abdulrahman, la Universidad Príncipe Sattam Bin Abdulaziz y la Universidad Qassim de Arabia Saudí, así como del Kongu Engineering College y el Velalar College of Engineering and Technology de la India. Además, el grupo estaba formado por investigadores de la Universidad Tecnológica Rey Mongkut del Norte de Bangkok, en Tailandia, y del Centro Nacional de Investigación de Egipto.