Un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft (TU Delft) en Países Bajos ha desarrollado un método para encontrar nuevos materiales que aumenten la eficiencia de las células solares.
Las células solares están hechas de semiconductores que tienen una propiedad que se denomina ‘banda prohibida’, que describe la cantidad mínima de energía requerida para que la luz solar sea absorbida por la célula solar. Si la luz no tiene suficiente energía, como la luz infrarroja, pasará directamente a través de la capa absorbente de la célula solar.
Por su parte, la luz ultravioleta tiene mucha más energía que la banda prohibida y puede ser absorbida por la célula solar. Pero cuando esto sucede, los electrones que se ponen en movimiento chocan rápidamente con los átomos de la célula solar y pierden la mayor parte de su energía en forma de calor. Por lo tanto, el exceso de energía de la luz ultravioleta no se puede convertir en electricidad.
Multiplicación de portadores de carga
En algunos materiales, se produce un proceso llamado ‘multiplicación de portadores de carga’, lo que los hace más eficientes. En este proceso, los electrones que fueron puestos en movimiento por la luz ultravioleta chocan con otros electrones en lugar de con los átomos de las células solares. El resultado es que el exceso de energía ya no se pierde en forma de calor, sino que se utiliza para movilizar más electrones, obteniendo más corriente eléctrica con la misma cantidad de luz.
Actualmente, para encontrar materiales más eficientes con multiplicación de portadores, primero es necesario fabricarlos en el laboratorio y luego probarlos exhaustivamente con equipos especiales, lo que supone un proceso largo y costoso.
En este contexto, los investigadores de TU Delft han presentado un método para modelar la multiplicación de portadores con cálculos informáticos. Este método se puede aplicar para evaluar la eficiencia de multiplicación de portadores de nuevos materiales antes de fabricarlos en el laboratorio. Este método supone un gran ahorro en términos de costes y esfuerzos que serían necesarios para fabricar y probar experimentalmente todo tipo de materiales. La investigación ha sido publicada en la revista ACS Publications.