La nueva célula solar de titanio es más potente y menos tóxica

Los científicos de la Universidad Tecnológica de Queensland de Australia han desarrollado una nueva célula solar de Titanio que es mucho más eficiente y potencialmente menos tóxica al momento de refinarse.

Las celdas solares comerciales de silicio multicristalino tienen una conversión de eficiencia del 14-19 por ciento. Sin embargo, el silicio es costoso y el proceso de refinación es altamente tóxico.

“El dióxido de titanio (TiO2) es una alternativa ecológica y más segura de producir”, dice el profesor Sun. “También es abundante en la corteza terrestre: hay muchas ventajas en comparación con el silicio”.

El profesor Sun y su equipo están reconsiderando la estructura de las células solares fotovoltaicas de punto cuántico (QD, quantum dot, por sus siglas en inglés) hechas de TiO2 para maximizar la producción de energía. Su prototipo ha superado la eficiencia de las células solares de silicio.

¿Qué es un punto cuántico?

“Los puntos cuánticos son un tipo de célula solar: un dispositivo de conversión solar” explica el profesor Sun. “Es una partícula pequeña, solo dos nanómetros. Captura fotones y los pasa a través de una capa de nanocristales de TiO2, lo que genera una corriente eléctrica”.

Los dispositivos fotovoltaicos QD estándar no son tan eficientes como las células solares de silicio, alcanzando solo el 8-11% de eficiencia en el laboratorio.

“Este tipo de célula solar aún no está en el mercado porque su eficiencia es demasiado baja. Pero sería mucho más barato si podemos hacerlo funcionar”, dice el profesor Sun.

Un nuevo enfoque para dispositivos QD

En los dispositivos fotovoltaicos QD estándar, los fotones quedan atrapados por los QD, estimulando los electrones. Estos electrones luego pasan a través de una capa de nanocristales de TiO2 para crear una corriente eléctrica. Sin embargo, solo algunos de los electrones logran pasar, muchos quedan atrapados o ‘perdidos’ en los pequeños espacios, o interfaces, entre los nanocristales en un proceso llamado atrapamiento de interfaces.

“Si podemos eliminar esta interfaz desordenada, podemos mejorar la eficiencia”, dice el profesor Sun. “Nuestro diseño de nanocables elimina la interfaz dentro de la banda de TiO2, ya que es solo una capa de TiO2 recubierto con QD, esto significa que más electrones pueden contribuir a generar una corriente eléctrica más potente. Registramos un 24 por ciento de eficiencia del dispositivo”. agregó.

Esa eficiencia del 24% está mucho más cerca de la eficiencia de conversión teórica del 33% de las células solares sensibilizadas QD. El dispositivo que han ideado casi ha triplicado la producción de energía de los dispositivos fotovoltaicos QD estándar.

El miembro del equipo de investigación Hui Dong ensambló el cristal de nanocables en China, donde pudo acceder a un microscopio electrónico de transmisión avanzado que era lo suficientemente sensible como para probar y observar la tecnología.

La investigación conducirá a formas más limpias y eficientes de producir energía solar. El profesor Sun espera que esto a su vez contribuya a una menor dependencia de los combustibles fósiles y a una energía solar más barata.