Las células solares convierten la tres cuartas partes de la energía contenida en el espectro del Sol en electricidad.
En cambio, el espectro de infrarrojos se encuentra totalmente perdido en las células solares convencionales. Las células negras solares de silicio son diseñadas específicamente para absorber esta parte del espectro del Sol.
El sol resplandece en el profundo cielo azul mientras las células solares convierten la energía de este en electricidad. Pero no toda esta energia puede ser convertida, alrededor de un cuarto de espectro solar se compone de radiación infrarroja que no puede ser convertido por las células solares convencionales, por lo que esta radiación de calor se pierde.
El silicio negro es un material que absorbe casi toda la luz que recibe, incluso la radiación infrarroja convirtiendola en electricidad. La pregunta es, ¿cómo se produce el Silicio Negro?
Es te material se produce por irradiación de silicio estándar con pulsos láser de femtosegundos (es la unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo) en una atmósfera que contiene azufre.
Si los fabricantes equipasen sus células solares de silicio con Silicio Negro, aumentaría significativamente la eficiencia de las células, lo que les permite aprovechar al máximo espectro solar. Investigadores de HHI han logrado duplicar la eficiencia de las células solares de silicio negro , por lo que estas células pueden producir más electricidad a partir del espectro infrarrojo.
«Hemos logrado modificar la forma del pulso de láser que se utiliza para irradiar el silicio»
dice Kontermann.
Esto permitió a los científicos resolver un problema fundamental del silicio negro:
En el silicio normal, la luz infrarroja no tiene la energía suficiente para excitar a los electrones en la banda de conducción y los convierte en electricidad, pero el azufre incorporado en el silicio negro forma una especie de nivel intermedio. Sin embargo, en este nivel intermedio de azufre no sólo permite a los electrones pasar este nivel, también funciona a la inversa, los electrones de la banda de conducción permiten saltar de nuevo a través de este nivel intermedio, lo que hace que la electricidad se pierde una vez más.
«Se utilizaron los pulsos de láser para alterar el azufre incorporado a fin de maximizar el número de electrones que puede subir y reducir al mínimo el número que puede volver a bajar»
Ahora están trabajando en el uso de diferentes formas de aplicar los pulsos de láser y analizar cómo cambia el nivel de energía del azufre. Los investigadores ya han logrado construir prototipos de células negras solares de silicio y su próximo paso será tratar de fusionar estas células con tecnología comercial.
El punto de partida es un célula solar estándar comercial de Silicio Negro.
Esta celda es un logro de la firma Natcore Technology. Los fabricantes aseguran que estos paneles podrían convertirse pronto en el estándar de la industria, en detrimento de las celdas antirreflejantes que se emplean en la actualidad.