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Celulas solares con nanocables una de las mejores tecnologías para proporcionar una fuente de energía completamente limpia

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Células solares con nanocables ayudan a reducir los costes de producción de las células solares fotovoltaicas

Laboratorio de Berkeley ha desarrollado una técnica de bajo coste para la fabricación de células solares con nanocables de alta calidad, lo que podría ayudar a reducir los costes de producción de las células solares fotovoltaicas, al tiempo que se mantienen sus niveles de eficiencia.

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Las células solares FV Representan una de las mejores tecnologías para proporcionar una fuente de energía completamente limpia y casi inagotable para nuestra civilización. Sin embargo, para que este sueño se haga realidad, tienen que estar fabricadas con elementos baratos, utilizando una transformación química de bajo coste y de menos intensidad energética, y necesitan convertir la luz solar en electricidad de forma eficiente y a un coste competitivo.
Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía (DOE) de EEUU ha demostrado ahora dos de estos tres requisitos, con un comienzo prometedor para el tercero de ellos.


Estructura de células solares de nanocables La fabricación del núcleo/estructura de células solares de nanocables utilizando semiconductores de sulfuro de cadmio para el núcleo y sulfuro de cobre para la estructura. Estas células son baratas y fáciles de fabricar, y cuentan con un voltaje de circuito abierto y unos factores de relleno superiores a las células solares convencionales planas.

Energía máxima El voltaje de circuito abierto y el factor de relleno determinan la energía máxima que una célula solar puede producir.

Eficiencia de conversión energética Los nuevos nanocables también han demostrado una eficiencia de conversión energética del 5,4%, que es comparable a la de las células solares planas.
"Esta es la primera vez que se ha utilizado una técnica química de intercambio catiónico en solución para producir nanocables monocristalinos de sulfuro de cadmio, con un núcleo/estructura de sulfuro de cobre", dice Yang. "Nuestro logro, junto con el aumento de la absorción de luz que hemos demostrado anteriormente en las instalaciones de nanocables a través de trampas de luz, indican que el núcleo/estructura de los nanocables es realmente prometedor para la tecnología futura de células solares".

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Las células solares hoy día Normalmente las células solares están hechas de láminas ultrapuras de silicio monocristalino, que requieren alrededor de 100 micrómetros de grosor de este material tan caro, para absorber suficiente luz solar. Además, el alto nivel de purificación de los cristales, requiere que incluso la fabricación de células solares planas más simples a base de silicio se convierta en un complejo proceso, costoso, y que requiere además una energía intensiva.
Más finos que el cabello humano
Una alternativa muy prometedora serían los nanocables semiconductores, tiras unidimensionales de materiales cuya anchura mide sólo una milésima parte de un cabello humano pero cuya longitud puede prolongarse hasta la escala milimétrica.

Ventajas de células solares hechas de nanocables Las células solares hechas de nanocables ofrecen una serie de ventajas sobre las convencionales, incluyendo la mejor separación de carga y las mejores capacidades de acopio, además de que se pueden realizar a partir de materiales abundantes en la Tierra. Hasta ahora, sin embargo, la baja eficiencia de estas células ha pesado más que sus beneficios.
"En el pasado, las células solares de nanocables han demostrado factores de rellenado y voltajes de circuito abierto muy inferiores a las de sus homólogas planas", dice Yang. "Las posibles razones de este bajo rendimiento son la recombinación superficial y el poco control sobre la calidad de las uniones p-n cuando se utilizan procesos implantados a alta temperatura".
En el corazón de todas las células solares hay dos capas separadas de material, una con una gran cantidad de electrones que funcionan como polo negativo, y otra con una gran cantidad de agujeros de electrones (espacios de energía con carga positiva) que funcionan como polo positivo. Cuando se absorben los fotones del sol, su energía se utiliza para crear pares electrón-hueco, que luego se separan en la unión p-n (la interfaz entre las dos capas) y se recoge como electricidad.

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