Descubren el efecto flexo-fotovoltaico que acaba con los límites teóricos de eficiencia de las células solares

Un equipo de científicos de la Universidad de Warwick, en Reino Unido, ha descubierto un método para alterar la estructura de un semiconductor a nivel nanométrico que, según dicen, podría impulsar las eficiencias celulares de varios materiales más allá de sus límites teóricos.

El descubrimiento, denominado ‘efecto flexo-fotovoltaico’ por los científicos, podría aumentar la energía producida por las células solares al deformar los cristales individuales de los materiales semiconductores, lo que provoca que el efecto fotovoltaico aumente de manera importante.

Este efecto ocurre en ciertos tipos de semiconductores, donde la simetría imperfecta alrededor de un punto central permite la generación de un voltaje más grande que el intervalo de banda del material.

Los materiales que se sabe que producen este efecto tienen eficiencias de conversión muy bajas. Sin embargo, en un estudio publicado en la revista Science titulado “The Flexo-Photovoltaic Effect”, escrito por el profesor Marin Alexe, Ming-Min Yang y Dong Jik Kim, todos ellos científicos del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, describen un método para manipular materiales más eficientes y alterar su estructura para que produzcan el efecto fotovoltaico de manera masiva.

El equipo utilizó puntas conductoras de dispositivos de microscopía atómica de fuerza para empujar los semiconductores a una nueva forma, apretando y deformando los cristales individuales para crear una estructura no centrosimétrica.

Los investigadores trabajaron con cristales de titanato de estroncio, dióxido de titanio y, fundamentalmente, silicio, y descubrieron que los tres podrían deformarse de forma que produjeran el efecto fotovoltaico masivo.

“Ampliar la gama de materiales que pueden beneficiarse del efecto fotovoltaico masivo tiene varias ventajas: no es necesario formar ningún tipo de unión; se puede seleccionar cualquier semiconductor con mejor absorción de luz para las células solares y, finalmente, se puede superar el límite termodinámico definitivo de la eficiencia de conversión de potencia, llamado Shockley-Queisser Limit “, explica Marin Alexe, catedrático de la Universidad de Warwick.

“Existen desafíos de ingeniería, pero debería ser posible crear células solares en las que un campo de puntas sencillas a base de vidrio (cien millones por cm2) pueda mantenerse en tensión para deformar suficientemente cada cristal semiconductor”.