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Estudiantes del ITESO buscan elevar la eficiencia de las celdas solares

porANTENAMASTER

Mar 7, 2023
Estudiantes del ITESO buscan elevar la eficiencia de las celdas solares
  • Estudiantes de Ingeniería en Nanotecnología del ITESO colaboran en un proyecto que tiene como fin mejorar el rendimiento de las celdas solares, que pueden dejar de aprovechar hasta 60 por ciento de la luz que reciben.

En un escenario en el que la degradación del medio ambiente es cada vez mayor y el cambio climático ya condiciona los estilos de vida presente y futura, las energías renovables se vislumbran como una opción viable para frenar la emisión de gases de efecto invernadero.  

Una de estas formas de energía es la luz solar, aprovechada desde hace décadas por medio de paneles solares. Sin embargo la eficiencia de estos equipos se puede ver limitada por inconvenientes como las fracturas en la estructura de los dispositivos, la presencia de impurezas o el clima, así como por las propiedades de refracción y reflectancia de sus materiales, entre otros ejemplos. Debido a este último factor, las celdas solares pueden dejar de aprovechar hasta 60 por ciento de la luz que reciben. 

Un equipo de estudiantes de Ingeniería en Nanotecnología del ITESO desarrolla películas antirreflejantes para aumentar la eficiencia de las celdas solares a base de silicio. Alejandra Sánchez Garibi y Mariana Félix Ávila, alumnas de octavo semestre, y Leonardo Rodríguez Hernández, de sexto semestre, trabajan bajo la tutela de Édgar Briones Hernández, académico del Departamento de Matemáticas y Física (Dmaf), en el proyecto de investigación “Películas antirreflejantes de dióxido de silicio y alúmina para celdas solares a base de silicio”. 

“Sin ningún recubrimiento se refleja 60 por ciento [de luz solar] en las celdas”, explica Alejandra. Sin embargo, afirma, con la película desarrollada “llegamos a un muy buen resultado, con una reflectancia de aproximadamente dos por ciento”. 

La estudiante se sumó al proyecto en el ciclo escolar Otoño 2021, colaborando en las simulaciones teóricas previas a la experimentación. Sin embargo en ese momento se trabajaba con materiales más caros, como el arseniuro de galio. Un semestre más tarde, Mariana se incorporó al equipo y comenzaron a trabajar sobre celdas de silicio con recubrimientos de alúmina. 

Para el ciclo escolar Otoño 2022, ya con Leonardo en las filas del equipo, los estudiantes continuaron perfeccionando las películas de alúmina y dióxido de silicio, acomodándolas en monocapas, bicapas y bicapas dobles (una bicapa encima de otra).  

En el periodo Primavera 2023 el equipo continúa con los experimentos para encontrar el recubrimiento óptimo. Añadieron el pentóxido de tántalo como otra opción para bajar aún más la reflectancia de las celdas, sumándolo también al esquema de capas que han desarrollado. 

Las películas han probado mantener el mismo porcentaje de reflectancia en un rango aproximado de hasta 65 grados, en los sistemas monocapa, bicapa y bicapa doble. Esto es importante, comenta Mariana, ya que permite una absorción más eficiente de la luz solar, sin importar el ángulo incidente de los haces.   

Leonardo apunta que la elección de los materiales se basó en su disponibilidad, precio y propiedades ópticas. “El arseniuro de galio es el elemento que logra una mayor eficiencia en lo que se refiere a celdas solares, pero no lo utilizamos porque su costo es muy elevado: un centímetro cuadrado de una celda solar a base de arseniuro de galio podría llegar a costar hasta cien mil pesos, cuando un metro cuadrado de silicio ronda los 30 pesos”, explica. 

Viable para otras aplicaciones 

Los estudiantes también trabajan en la redacción de un artículo para ser publicado en una revista científica. Además empezarán a evaluar la posibilidad de proteger las películas bajo alguna patente o modelo de utilidad. 

La película antirreflejante, si bien fue originalmente pensada para mejorar el funcionamiento de los paneles solares, también puede ser aprovechada en otro tipo de artefactos, como lentes de cámaras, lentes de sol, filtros de luz, telescopios y

Para Otoño 2023, el proyecto de investigación será también un Proyecto de Aplicación Profesional (PAP), durante el cual se continuará con el desarrollo del sistema tricapa, se utilizarán técnicas superespecializadas de fabricación de semiconductores y se implementarán las películas en celdas solares reales. También se trabajará en vinculación con el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT), la Coordinación para la Innovación y Aplicación de la Ciencia y la Tecnología (CIACYT) y el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO).

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