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| Una celda solar altamente transparente fabricada con una lámina atómica 2D. Crédito: Scientific Reports |
Las celdas solares transparentes han atraído una gran atención, ya que pueden superar las limitaciones de las celdas solares tradicionales no transparentes, que pueden convertir diversos componentes, como ventanas arquitectónicas, cobertizos agrícolas, paneles de vidrio de dispositivos inteligentes e incluso la piel humana, en dispositivos de recolección de energía. Esta tecnología ha dado ahora un paso más para convertirse en realidad.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku (Japón) ha fabricado una celda solar muy transparente con una lámina atómica 2D. Estas celdas solares casi invisibles se han desarrollado utilizando óxido de indio y estaño (ITO) como electrodo transparente y disulfuro de tungsteno (WS2) como capa fotoactiva.
Sorprendentemente, estas celdas solares alcanzaron una transparencia visible media del 79%, lo que significa que, en teoría, pueden colocarse en cualquier lugar: ventanas de edificios, el panel frontal de los coches e incluso en la piel humana.
A pesar de los recientes avances en celdas solares transparentes con semiconductores orgánicos y de perovskita, la transparencia media visible de estas celdas solares es inferior al 70%. Sigue siendo un reto crear celdas solares más transparentes. Los científicos llevan mucho tiempo intentando desarrollar celdas solares transparentes, pero hasta ahora no han existido materiales adecuados.
Para crear una celda solar casi invisible, el equipo de investigación japonés controló las barreras de contacto entre el óxido de indio y estaño (ITO), uno de los óxidos conductores transparentes más utilizados, y una monocapa de disulfuro de tungsteno. Recubrieron varios metales finos sobre el ITO e insertaron una fina capa de óxido de tungsteno entre el ITO recubierto y el disulfuro de tungsteno.
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| Una celda solar altamente transparente fabricada con una lámina atómica 2D. Crédito: Scientific Reports |
Como resultado, los investigadores descubrieron que la eficiencia de conversión de energía de la celda solar con el electrodo optimizado era más de 1000 veces superior a la de un dispositivo que utilizara un electrodo ITO normal. El equipo de investigación también exploró cómo su celda solar puede ampliarse para su uso en un panel solar real. Repitiendo los experimentos en este dispositivo unitario optimizado con un número adecuado de conexiones en serie y en paralelo, se pudo aumentar la potencia total hasta 420 pW a partir de una celda solar de 1cm² con un valor muy alto (79%) de transmisión media visible.
"Descubrimos las modificaciones de diseño apropiadas para evitar una caída de tensión inesperada que acompaña al aumento del área del dispositivo", dijo Toshiaki Kato, autor correspondiente del artículo y profesor asociado de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad de Tohoku.
Fuentes, créditos y referencias:
Fabrication of near-invisible solar cell with monolayer WS2. Authors: Xing He, Yuta Iwamoto, Toshiro Kaneko, Toshiaki Kato
Journal: Scientific Reports DOI: 10.1038/s41598-022-15352-x
Fuente: Universidad de Tohoku