Recubrimientos de Celdas Solares Basados en Nanoencapsulados de NPs de Si en Al2O3.

Abstract

El desarrollo de energías renovables ha sido de gran interés durante los últimos años, ya que su producción proviene de fuentes naturales que no dañan al medio ambiente, lo opuesto a las maneras convencionales de producción de energía, como el uso de combustibles fósiles, que generan contaminación al ambiente. Una energía renovable ideal, es la luz solar, ya que es limpia, segura y prácticamente infinita, dado que el sol irradia una gran cantidad de luz a la tierra por día, lo cual, podría aprovecharse de forma más eficiente [1]. La forma más común de aprovechar la energía solar es mediante la implementación de celdas solares (CS), las cuales funcionan mediante el efecto fotovoltaico. Actualmente uno de los retos más importantes para el uso de las CS de forma masiva, es incrementar su eficiencia. Una manera de incrementar la eficiencia es ayudar a que la luz quede atrapada en la CS, esto, utilizando una capa antirreflejante (CAR) en la superficie de ella, ya que uno de los factores que afectan a la eficiencia es la reflexión de la luz sobre la CS [2],[3]. Tradicionalmente, las CARs están hechas de una o varias capas de películas delgadas de algún dieléctrico, utilizando la diferencia de índice de refracción entre el substrato y la película, tomando como base la interferencia óptica modelada por la ecuación de Fresnell[4]. Los materiales más utilizados para esta aplicación son el TiO2,Si3N4,Al2O3,SiO2,Ta2O5, y más recientemente, capas amorfas de a−SiNx:H y a−Si:C:H [3]. Con el rápido desarrollo de la nanotecnología en distintos campos, los nanomateriales han atraído la atención de diversos grupos de investigación para incrementar la eficiencia de las CS. Desde que se descubrió la fluorescencia de silicio poroso por excitación de luz UV en 1990 [5], el silicio a nano escala se ha investigado debido a sus propiedades física y como la emisión de luz de distintas longitudes de ondas dependiendo del tamaño y la no toxicidad [6]. Dadas estas características, se ha utilizado como capa antirreflejante en CS para incrementar la eficiencia [7]. Una forma de incrementar la eficiencia es utilizar el fenómeno denominado “Down-shifting” o conversión descendente en la capa antirreflejante de la CS, dicho fenómeno consiste en la absorción de fotones de alta energía y su reemisión con menor energía a la capa activa de la CS y así, dichos fotones contribuirán a la fotocorriente generada [4]. Dicho fenómeno de conversión descendente es lo que se aprovechó para crear un recubrimiento con base en las nanopartículas de silicio [7]. Así mismo, se estudió el uso de alúmina como CAR en celdas solares de silicio, dadas sus características ópticas, como su índice refracción y su transparencia, adicionalmente, cuenta con una buena resistencia mecánica [8].