Las células solares de nanocristales son células solares basadas en un sustrato con un revestimiento de nanocristales . Los nanocristales se basan típicamente en silicio , CdTe o CIGS y los sustratos son generalmente silicio o varios conductores orgánicos. Las células solares de puntos cuánticos son una variante de este enfoque, pero aprovechan los efectos de la mecánica cuántica para obtener un mayor rendimiento. Las células solares sensibilizadas por colorante son otro enfoque relacionado, pero en este caso la nanoestructuración es parte del sustrato.
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Los métodos de fabricación anteriores se basaban en costosos procesos de epitaxia de haz molecular , pero la síntesis coloidal permite una fabricación más barata. Una fina película de nanocristales se obtiene mediante un proceso conocido como " recubrimiento por rotación ". Esto implica colocar una cantidad de la solución de puntos cuánticos sobre un sustrato plano, que luego se gira muy rápidamente. La solución se esparce uniformemente y el sustrato se centrifuga hasta lograr el espesor requerido.
Las células fotovoltaicas basadas en puntos cuánticos basadas en películas de TiO 2 coloidales sensibilizadas con colorante se investigaron en 1991 [1] y se encontró que exhibían una eficiencia prometedora para convertir la energía de la luz incidente en energía eléctrica, y que eran increíblemente alentadoras debido al bajo costo de los materiales utilizados . Se propuso una arquitectura de un solo nanocristal (canal) en la que se propuso una matriz de partículas individuales entre los electrodos, cada una separada por ~ 1 longitud de difusión del excitón, para mejorar la eficiencia del dispositivo [2] y la investigación sobre este tipo de célula solar está siendo realizada por grupos en Stanford, Berkeley y la Universidad de Tokio.
Aunque la investigación aún está en pañales, en el futuro la energía fotovoltaica de nanocristales puede ofrecer ventajas como flexibilidad (energía fotovoltaica compuesta de polímero de puntos cuánticos [3] ) menores costos, generación de energía limpia [4] y una eficiencia del 65%, [5] en comparación entre el 20 y el 25% para los fotovoltaicos de primera generación basados en silicio cristalino . [6]
Se argumenta que muchas mediciones de la eficiencia de la célula solar de nanocristales son incorrectas y que las células solares de nanocristales no son adecuadas para la fabricación a gran escala. [7]
Investigaciones recientes han experimentado con semiconductores de seleniuro de plomo (PbSe), así como con energía fotovoltaica de telururo de cadmio (CdTe), que ya está bien establecida en la producción de células solares de película delgada de segunda generación . También se están investigando otros materiales.
Otras células solares de tercera generación
Ver también
Referencias
- ^ B. O'Regan y M. Gratzel (1991). "Una celda solar de bajo costo y alta eficiencia basada en películas de TiO 2 coloidal sensibilizadas con colorante ". Naturaleza . 353 (6346): 737–740. Código Bibliográfico : 1991Natur.353..737O . doi : 10.1038 / 353737a0 .
- ^ JS Salafsky (2001). "Un diseño de 'canal' que utiliza nanocristales semiconductores individuales para películas de dispositivos electrónicos (opto) eficientes". Electrónica de estado sólido . 45 (1): 53–58. Código Bibliográfico : 2001SSEle..45 ... 53S . doi : 10.1016 / S0038-1101 (00) 00193-3 .
- ^ DS Ginger y NC Greenham (1999). "Transferencia de electrones fotoinducidos de polímeros conjugados a nanocristales de CdSe". Physical Review B . 59 (16): 10622. Bibcode : 1999PhRvB..5910622G . doi : 10.1103 / PhysRevB.59.10622 .
- ^ Ilan Gur, Neil A. Fromer, Michael L. Geier y A. Paul Alivisatos (2005). "Células solares de nanocristales totalmente inorgánicos estables al aire procesadas a partir de la solución" . Ciencia . 310 (5745): 462–465. Código Bibliográfico : 2005Sci ... 310..462G . doi : 10.1126 / science.1117908 . PMID 16239470 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Los puntos cuánticos pueden aumentar la eficiencia fotovoltaica al 65% , 24 de mayo de 2005
- ^ "Informe de energía fotovoltaica" (PDF) . Fraunhofer ISE. 28 de julio de 2014. p. 6. Archivado desde el original (PDF) el 31 de agosto de 2014 . Consultado el 31 de agosto de 2014 .
- ^ N. Gupta, GF Alapatt, R. Podila, R. Singh, KF Poole (2009). "Perspectivas de las células solares basadas en nanoestructuras para la fabricación de futuras generaciones de módulos fotovoltaicos" . Revista Internacional de Fotoenergía . 2009 : 1–13. doi : 10.1155 / 2009/154059 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
enlaces externos
- Science News Online, Quantum-Dots Leap: Aprovechando el inexplicable talento de captación de luz de los diminutos cristales , 3 de junio de 2006.
- InformationWeek , Nanocrystal Discovery Has Solar Cell Potential , 6 de enero de 2006.
- Berkeley Lab , Berkeley Lab Células solares de nanocristales inorgánicos estables al aire procesadas a partir de una solución , 2005.
- ScienceDaily, Sunny Future for Nanocrystal Solar Cells , 23 de octubre de 2005.