Científicos surcoreanos usan «ventanas» microscópicas para crear celdas solares de silicio transparentes

Científicos surcoreanos han demostrado con éxito una nueva forma de hacer que los paneles solares de silicio sean ‘transparentes’, lo que podría abrir nuevas oportunidades para que se produzca energía solar desde las ventanas de oficinas y apartamentos, su teléfono móvil o incluso el parabrisas de su automóvil.

Investigadores surcoreanos han demostrado cómo producen células solares, utilizando obleas de silicio convencionales, que tienen la apariencia de ser transparentes, sin comprometer significativamente la eficiencia con la que las células producen electricidad.

Los hallazgos de la investigación se detallan en la revista Joule y fueron dirigidos por un equipo de científicos del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (Unist) de Corea del Sur, quienes desarrollaron una técnica para producir pequeñas «ventanas» que dejan entrar una porción de luz visible para pasar a través de la oblea de silicio opaca.

Los investigadores señalaron que la mayoría de las investigaciones sobre la producción de paneles solares transparentes se han centrado en el uso de materiales fotovoltaicos orgánicos y tintes solares, ya que pueden producirse muy poco. Sin embargo, muchos de estos materiales siguen siendo experimentales y sufren degradación y menores eficiencias.

Existen varios enfoques para fabricar paneles solares «transparentes» utilizando celdas de silicio, incluidos los productos para ventanas desarrollados por la australiana ClearVue PV, que dirige la luz solar hacia las celdas solares montadas a lo largo del borde del vidrio convencional para ventanas.

Sin embargo, el equipo de investigación coreano buscó superar directamente la naturaleza opaca de las obleas de silicio para producir una célula solar de silicio transparente. En un enfoque innovador, los investigadores coreanos utilizaron una oblea solar de silicio convencional, de solo 200 micras de espesor, y produjeron pequeños agujeros, o «ventanas» en la oblea de entre 500 nanómetros y 100 micras de diámetro.

Estas «ventanas» permitieron que una porción de la luz que golpeaba la oblea de silicio pasara a través de la celda. Las obleas se diseñaron para permitir que parte de la luz visible pase a través de la celda, al tiempo que se garantiza que la luz restante se pueda utilizar para la producción de electricidad.

De manera crucial, los investigadores pudieron dimensionar y espaciar los agujeros a lo largo de la oblea para garantizar que la luz a través del espectro visible pudiera pasar a través de la oblea. Esto le da a la luz que pasa a través de las células solares un color «neutro» y evita que la luz adopte un color particular.

«Las ventanas de colores se ven bonitas, pero nadie quiere mirar al exterior siempre a través de una ventana de colores», dijo el líder de investigación Kwanyong Seo.

“A primera vista, fue una idea loca para todos nosotros. El problema era que el silicio cristalino no es transparente, así que antes que nosotros, nadie había intentado fabricar silicio cristalino transparente con colores neutros”.

Este enfoque permite que las obleas de silicio exhiban la verdadera apariencia de ‘transparencia’ y evita que la luz transmitida se tiña de un color, y garantiza que las obleas de silicio sean adecuadas para su uso en estructuras cotidianas como las ventanas.

«Las células solares transparentes son dispositivos de conversión de energía atractivos porque se pueden usar en diversas aplicaciones en nuestra vida diaria, como la fotovoltaica integrada en el edificio (BIPV) y la fotovoltaica integrada en el vehículo (VIPV)», dice el documento.

A pesar de los agujeros microscópicos que se crean en toda la oblea de silicio, los investigadores pudieron mantener una eficiencia de conversión de energía de las células de hasta el 12,2%.

Como las células se fabrican utilizando las mismas técnicas que las células solares de silicio tradicionales que se encuentran en la mayoría de los paneles solares, los investigadores son optimistas de que la comercialización de las células solares transparentes debería ser sencilla.

«El silicio cristalino es uno de los mejores candidatos para desarrollar células solares transparentes con alta eficiencia y estabilidad, porque se sabe que las células solares c-Si convencionales exhiben una alta eficiencia y estabilidad a largo plazo en comparación con otras células solares», dijeron los investigadores.