Investigadores de la Universidad Autónoma de Nayarit (UAN) trabajan en el desarrollo de celdas solares en película delgada, utilizando compuestos semiconductores de calcogenuros de metales del grupo I-V-VI, obtenidos por métodos químicos. En la investigación más reciente del grupo, se está aplicando la teoría constructal al diseño de los electrodos de celdas solares en película delgada, con lo cual se espera mejorar la eficiencia de conversión de energía solar en eléctrica.

“La teoría constructal, propuesta por el doctor estadounidense Adrian Bejan, se inspira en los procesos de optimización de la naturaleza. Por ejemplo, la estructura de un árbol o el flujo de un río se configuran de manera ramificada, y ésos son procesos optimizados”, explica la doctora Sarah Ruth Messina Fernández, coordinadora del Cuerpo Académico de Sustentabilidad Energética de la UAN y líder del proyecto “Desarrollo de celdas solares en película delgada de compuestos I-V-VI por métodos químicos y aplicación de la teoría constructal para el mejoramiento de la eficiencia”, financiado por el Conacyt.

La investigadora comenta que las celdas solares convencionales utilizan diseños de electrodos en líneas rectas. Las celdas en la que ella y su equipo trabajan tendrán contactos eléctricos con geometrías ramificadas, basándose en los diseños de la teoría constructal, con la finalidad de mejorar la recolección de portadores de carga fotogenerados que ocurre en las celdas solares cuando incide sobre ellas la radiación solar.

“Todo esto se aplicará en conjunto con prototipos de celdas solares en película delgada, desarrolladas en la UAN a partir de calcogenuros de metales del grupo I-V-VI, entre los que se encuentran elementos como cobre, plata, antimonio, bismuto, azufre y selenio, entre otros”, expone la doctora Messina.

Agrega que estos materiales son de fácil acceso en nuestro país, pues abundan en la corteza terrestre y tienen las características opto-electrónicas adecuadas para ser aplicados en celdas solares de película delgada, como se ha demostrado en diversos trabajos científicos de varios grupos de investigación del país. Para la fabricación de las celdas, se utilizarán métodos químicos a fin de sintetizar los materiales; a diferencia de los métodos físicos, en éste se requiere menor consumo energético.

“La eficiencia de nuestros dispositivos es aún muy baja; un orden de magnitud menor que el de las celdas convencionales. Sin embargo, el reto de nuestra investigación es mejorar la eficiencia de las celdas solares en película delgada del grupo I-V-VI mediante la teoría constructal aplicada al diseño de los contactos eléctricos, utilizar materiales disponibles en la minería mexicana y técnicas de fabricación de bajo consumo energético; todo ello, con la finalidad de contribuir al desarrollo de tecnologías fotovoltaicas alternativas e impulsar una industria fotovoltaica para México”, enfatiza la investigadora de la UAN.

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