Diseño inspirado en el ala de mariposa que permite una mayor producción de energía en el panel solar

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Surrey pudo lograr una eficiencia del 21 %, que es un 25 % más alta que el panel solar de película delgada más eficiente jamás probado. El panel solar de 1 micra de espesor (1 μm) pudo alcanzar tasas de absorción de 26,3 mA/cm2. El equipo se inspiró en la forma de los ojos de los pájaros y las alas de las mariposas para dibujar un diseño en forma de panal que permite una mayor absorción de la luz. Los resultados de la investigación se publican en el Photonics Journal de la American Chemical Society. El hallazgo podría ayudar a mejorar la eficiencia de los módulos solares de película delgada y también beneficiar a otras industrias como la fotoelectroquímica, la emisión de luz de estado sólido, etc., donde la ingeniería de superficies y la gestión de la luz son cruciales.

El mayor desafío con el sistema fotovoltaico es aumentar la absorción de la radiación solar. Alrededor de un tercio de la luz que incide sobre la célula fotovoltaica se refleja. Para mejorar la tasa de absorción, el equipo se inspiró en la naturaleza y diseñó una capa de panal desordenada sobre una oblea de silicio. El diseño mejora la absorción de la luz proveniente de cualquier ángulo y la atrapa en la celda fotovoltaica, lo que permite una mayor producción de energía.

“Uno de los desafíos de trabajar con silicio es que casi un tercio de la luz rebota directamente sin ser absorbida y usando la energía. Una capa estampada sobre el silicio ayuda a manejar esto, y nuestro diseño de panal desordenado pero hiperuniforme es particularmente exitoso". Marian Florescu del Instituto de Tecnología Avanzada (ATI) de la Universidad de Surrey. “Existe un enorme potencial para el uso de energía fotovoltaica ultrafina. Dado su bajo peso, serán especialmente útiles en el espacio, por ejemplo, y podrían viabilizar nuevos proyectos extraterrestres. Dado que usan mucho menos silicio, esperamos que también haya ahorros de costos aquí en la Tierra, además de que podría haber potencial para aprovechar más el Internet de las cosas y construir edificios de energía cero que usen electricidad localmente”.

Las pruebas se llevaron a cabo en un laboratorio en condiciones controladas, con la celda fotovoltaica alcanzando una eficiencia del 21%. El equipo está seguro de que podrán aumentar el número aún más y, por lo tanto, lograr una eficiencia mucho mayor que la mayoría de los sistemas fotovoltaicos disponibles en el mercado.

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