El Articulo que lleva por nombre “Numerical Study of a Solar Cell to Achieve the Highest InGaN Power Conversion Efficiency for the Whole In-Content Range”, fue publicado en la revista Micromachines, la cual forma parte de Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI).
Carlos Alberto Hernández Gutiérrez, adscrito al departamento de Eléctrica y Electrónica, dio a conocer que el resultado del artículo publicado es parte del trabajo de Doctorado de Rubén Martínez Revuelta, estudiante del TecNM campus Tuxtla Gutiérrez, así como de investigadores del grupo de la línea de investigación en optomecatrónica.
El artículo expone una propuesta para generar materiales con un Band Gap o banda prohibida variable a partir de la aleación Indio, Galio y Nitrógeno (InGaN) para absorber diferentes longitudes de onda o colores del espectro solar, es decir, que si se pudiera hacer un material que cambiara sus propiedades físicas en función de la distancia. Como resultado se podrían absorber diferentes longitudes de onda del espectro solar y como e incrementar la eficiencia en celdas solares no basadas en Silicio.
“Esto es un cálculo teórico, a pesar de que lo hicimos con bastante cuidado, el resultado que nos arroja es una eficiencia muy alta, esto es debido a que la idea permitiría absorber prácticamente todo el espectro solar y como resultado resulta una eficiencia de conversión del orden del 80%. Desde el punto de vista un poco idealista, pero si consideramos retos tecnológicos reales y más específicos, esta eficiencia baja hasta el 60%, aun así, es muy alta. Por ejemplo, las celdas solares de ultra alta eficiencia basada de tipo Tándem, reportan eficiencias alrededor del 46% o hasta 50% bajo concentración”.
Esta idea, dijo que en un principio podría incrementar la eficiencia de la Celda solar de 60 a 80%, sin embargo, es una idea teórica y aún hay muchos detalles de laboratorio que se tienen que superar para poder desarrollar estos materiales y dispositivos semiconductores.
“Este ternario InGaN, tiene una problemática específica de estado del arte, esta es que hasta ahora no se ha podido reportar sistemáticamente como controlar toda la fracción molar de la alineación desde el 10 por ciento de Indio o 0 por ciento hasta 100 por ciento en la alineación Indio, Galio y Nitrógeno, esto es porque conforme se incrementa la concentración de Indio, este material se estresa y para liberar el estrés genera un efecto indeseado que se llama separación de fases, genera cristales de diferentes concentraciones de indio y eso afecta la eficiencia de conversión”.
Así mismo enfatizó que existe una idea: que pasaría si se llegará a incorporar muy lentamente y suavemente el Indio en el ternario, “lograríamos que el material siga estresado y que no se libere este estrés y como resultado obtener una película con una concentración de Indio gradual que pueda absorber diferentes longitudes de onda y al mismo tiempo evitar la separación de fases. Esta es una idea teórica bien fundamentada en el estado del arte y con cálculos sofisticados de métodos numéricos”.
Sin embargo, remarcó que la técnica experimental más adecuada de depósito es la epitaxia por haces moleculares, “una técnica bastante costosa ya que requiere sistemas de ultra alto vacío, el costo para montar un sistema está alrededor de 50 mil dólares más un mantenimiento del orden de 200 mil pesos anuales”.
El investigador no paso por alto que en un futuro y con proyectos claros se podría traer este tipo de equipos al Tecnológico. El beneficio sería el desarrollo de dispositivos de estado de arte tales, como LEDs, LASERs, detectroes, Celdas solares y nuevas nanoestructuras fotónicas.
“Ciencia y Tecnología con Sentido Humano”
Departamento de Comunicación y Difusión
TecNM campus Tuxtla Gutiérrez
