Células fotoeléctricas transparentes

Realizados con una superficie de dos capas, de silicio por una parte y de nitruro de boro por la otra cara, los investigadores japoneses de National Institute of Materials Science (NIMS) crearon una célula solar que tiene la asombrosa propiedad de ser transparente. Su primer prototipo acaba de presentarse en una reciente conferencia sobre física aplicada (69th Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics).

Nitruro de boro cúbico por Benjah-bmm27 en Wikimedia Commons

El nitruro de boro (BN) es una cerámica extremada dura, exactamente algo menos que el diamante, y que es transparente a la luz visible. Para depositar esta materia sobre una superficie, se utiliza plasma o el calor de un láser. Los investigadores japoneses recurrieron a un método original, bautizado CVD, mezclando estas dos técnicas, para fabricar una capa de nitruro muy densa. Las conexiones químicas que mantienen las moléculas son espacialmente dispuestas como las del diamante, formando estructuras en tetraedros (de tipo sp3). Este método original les permitió dopar esta capa con impurezas de tipo P, es decir, cargadas positivamente, mientras que la capa unida de silicio era, ella, cargada negativamente.


El resultado es lo que se llama en electrónica una unión P-N, como la de un diodo pero extendida a toda la superficie. Similar a una célula fotovoltaica, esta estructura absorbe la luz y la convierte en corriente eléctrica. El método CVD presenta la ventaja de permitir una realización en una única etapa. Además, produce una capa de nitruro de boro que no es plana pero está organizada en minúsculos conos. Esta disposición, explican los investigadores, mejora la absorción de la luz.

El rendimiento final sigue siendo escaso: sólo es del 2%, mientras que las mejores células fotovoltaicas alcanzan un 18%. Pero no se puede esperar un valor alto para un material que, precisamente, deja que la luz lo atraviese…

Parece sin embargo suficiente a los autores para proponer aplicaciones e incluso prever una comercialización. A su modo de ver, captadores hechos de nitruro de boro y silicio, como el prototipo, podrían utilizarse en aplicaciones concretas, donde se busca una dureza o una resistencia a corrosión elevadas, como en el ámbito espacial. Pero la idea es sustituir la capa de silicio por nitruro de boro cargado negativamente, lo que mejoraría la transparencia en luz visible. Este material podría entonces aplicarse sobre superficies esmaltadas de todo tipo, por ejemplo en los parabrisas de los coches.

Fuente: National Institute of Materials Science