Puntos cuánticos adaptados para la energía fotovoltaica

La energía fotovoltaica ayuda a reducir la dependencia con respecto a los combustibles fósiles, lo que reduce las emisiones contaminantes y mitiga los efectos del cambio climático mundial. Además, favorece el desarrollo sostenible y la seguridad energética, puesto que la luz solar no está supeditada a ninguna clase de condición geopolítica. Existen numerosas tecnologías solares que han alcanzado la madurez, pero no podrán implantarse a gran escala en el mercado si no se consiguen grandes adelantos que abaraten de manera notable sus costes.

El proyecto financiado con fondos europeos ULTRA PARTICLE (Ultra precise nanoparticles to harvest light) tiene el propósito de aprovechar el incremento de la eficiencia posibilitado por los puntos cuánticos (QD) para reducir el coste por unidad de electricidad. Concretamente, los científicos están adaptando los QD para que absorban fotones con energía abarcando una porción mucho más extensa del espectro electromagnético. De esta manera, estos dispositivos solares generarán más electricidad a partir de la misma cantidad de luz solar.

Los QD son semiconductores diminutos, a escala nanométrica. Son dispositivos de conversión energética que, gracias a su tamaño, poseen propiedades excepcionales. Al manipular ese tamaño, se modifican los espectros de absorción y emisión de los QD. Es justamente esa posibilidad de ajuste hiperpreciso lo que ha granjeado tanta popularidad a los QD en las pantallas de toda clase de dispositivos, desde teléfonos inteligentes hasta tabletas y televisores.

Los científicos de ULTRA PARTICLE adquirieron una fuente pionera de agregación de gas para producir nanopartículas de un tamaño constante y bien definido. La conectaron a un dispositivo con el que ya contaban de pulverización iónica en películas finas y empezaron a producir las primeras muestras de nanopartículas de plata, silicio y germanio depositadas sobre distintos sustratos.

Una evaluación exhaustiva confirmó que la morfología era prometedora, por lo que los investigadores procedieron a implantar nanopartículas de plata en silicio amorfo. Se trata de un paso importante con vistas a explotar las propiedades plasmónicas de las nanopartículas metálicas que les permiten acceder a un espectro más amplio de longitudes de onda.

Entretanto, el equipo logró preparar nanopartículas de silicio de tamaños que se ajustan al límite de confinamiento cuántico, lo cual era el objetivo principal de la propuesta presentada para obtener la subvención. Además, los investigadores las han preparado con un rendimiento suficientemente elevado como para producir películas finas del tipo necesario para la tecnología fotovoltaica de película fina.

Tras este logro, los investigadores han empezado a ajustar el tamaño de los QD para poder acceder a todas las porciones del espectro electromagnético solar. Gracias a una mayor eficiencia, resultará más económico producir electricidad fotovoltaica. Ello facilitará una amplia implantación comercial y deparará grandes ventajas para consumidores, productores y el planeta.