La eficiencia de las células solares puede verse afectada por los obstáculos. Una nueva investigación sugiere que construir pequeñas cúpulas en la superficie de células solares orgánicas podría aumentar su eficiencia hasta en dos tercios, al tiempo que captura la luz desde un ángulo más amplio.
Las células solares suelen ser planas, lo que maximiza la cantidad de superficie expuesta a la luz solar en un momento dado. Este diseño funciona mejor cuando el Sol está en un ángulo determinado, por lo que los paneles suelen estar inclinados entre 15 y 40 grados para aprovechar al máximo el día.
Los científicos han jugado con otras formas para la superficie, incluida la incrustación. nanocáscaras esféricas de sílice que atrapan y hacen circular la luz solar para permitir que el dispositivo capture más energía de ella. Para el nuevo estudio, científicos de la Universidad Abdullah Gül en Türkiye realizaron complejas simulaciones de cómo las protuberancias en forma de cúpula podrían impulsar las superficies solares orgánicas.
El equipo estudió células fotovoltaicas fabricadas con un polímero orgánico llamado P3HT:ICBA como capa activa, sobre una capa de aluminio y un sustrato de PMMA, rematado con una capa protectora transparente de óxido de indio y estaño (ITO). Esta estructura tipo sándwich se mantuvo en toda la cúpula, o «cáscara semiesférica», como la llama el equipo.
Los investigadores realizaron lo que se llama análisis de elementos finitos (FEA) 3D, que descompone los elementos de un sistema complejo en partes manejables para que puedan simularse y analizarse mejor.
En comparación con las superficies planas, las células solares salpicadas de protuberancias mostraron mejoras en la absorción de luz del 36% y del 66%, dependiendo de la polarización de la luz. Esas protuberancias también permitieron que la luz entrara desde una gama más amplia de direcciones que una superficie plana, proporcionando una cobertura angular de hasta 82 grados.
Si bien el equipo aún no ha construido versiones físicas de estas células solares, si el principio funciona, podría ser útil no sólo para la energía solar en tejados sino también en sistemas con condiciones de luz cambiantes, como la electrónica portátil.
“Con las características mejoradas de absorción y omnidireccionalidad, las capas activas en forma de concha hemisférica propuestas resultarán beneficiosas en diversas áreas de aplicación de las células solares orgánicas, como dispositivos biomédicos, así como aplicaciones como ventanas e invernaderos de generación de energía, Internet. -de-cosas, etc.”, dijo el profesor Dooyoung Hah, autor del estudio.
La investigación fue publicada en el Revista de fotónica para la energía.
Fuente: espía