En la carrera por fabricar células solares más baratas y eficientes, muchos investigadores y compañías apuestan por nuevos diseños que aprovechan las nanoestructuras. Utilizando nanotecnología, los investigadores pueden poner a prueba y controlar cómo un material genera, captura, transporta, y almacena electrones libres, propiedades que son importantes para la conversión de luz solar en electricidad.
Dos métodos nanotecnológicos para diseñar materiales de células solares se han mostrado particularmente prometedores. Uno de ellos utiliza delgadas películas de nanopartículas de óxido de metal, como por ejemplo dióxido de titanio, dopado con otros elementos, como nitrógeno. Otra estrategia se vale del uso de puntos cuánticos (cristales de tamaño nanométrico) que absorben fuertemente la luz visible. Estos diminutos semiconductores inyectan electrones a una película de óxido de metal, o la "sensibilizan", para incrementar la conversión de energía solar. Tanto el dopado como la sensibilización de puntos cuánticos incrementan la absorción de luz visible de los materiales de óxido metálico.
La combinación de estos dos métodos parece producir mejores materiales para células solares que cuando se utilizan por separado, según expone Jin Zhang, profesor de química en la Universidad de California en Santa Cruz. Zhang dirigió un equipo de investigadores de Estados Unidos, México, y China, incluyendo a Tzarara Lopez-Luke (quién ahora está en el Instituto de Investigaciones Metalúrgicas, UMSNH, Morelia, México), que creó una delgada película dopada con nitrógeno y sensibilizada con puntos cuánticos. Al ponerlo a prueba, el nuevo material nanocompuesto se comportó mejor de lo previsto, como si la calidad global del material fuese mayor que la producida por la suma de las calidades de sus dos componentes individuales.
De esta forma, los investigadores han descubierto una nueva estrategia que podría ser muy útil para incrementar la eficiencia de la respuesta a la luz y de la conversión, en células solares basadas en nanomateriales.
El material híbrido resultante ofreció una combinación de ventajas. Dopar con nitrógeno al material permitió a éste absorber energía luminosa de una amplia franja del espectro electromagnético, incluyendo energía de la región visible del espectro. Los puntos cuánticos también incrementaron la absorción de luz visible y estimularon la corriente fotoeléctrica y la conversión de energía del material.
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