Nuevo modelo de interacciones atómicas en las celdas fotovoltaicas
En las celdas fotovoltaicas tiene lugar una pérdida considerable de energía en las dos interfaces del semiconductor de silicio: en la capa de pasivación, que previene la pérdida electrónica del silicio, y en la capa de contacto metálico, que transfiere carga al exterior de la célula solar. En la actualidad, existen dificultades para mejorar la eficiencia debido a un conocimiento limitado que tiene su reflejo en modelos que no describen correctamente las interacciones a escala atómica. El proyecto 'Modelling of interfaces for high performance solar cell materials' (HIPERSOL) , financiado con fondos comunitarios, se puso en marcha para desarrollar e implantar un sistema de modelado que resolviera este problema. El nuevo sistema permitiría modelar a diversas escalas, desde el nivel atómico hasta el tamaño real de una celda fotovoltaica, por lo que podría reportar avances significativos a nivel tecnológico. Los integrantes del proyecto incorporaron modelos de mecánica cuántica asociados a las interfaces entre el metal y el silicio y desarrolló un método pionero para ajustar los modelos de pocos átomos hasta más de 100 000 átomos. Esta es la primera vez que se ha utilizado un modelo autónomo para predecir en su totalidad el ciclo de vida del silicio y de otros semiconductores usados en celdas fotovoltaicas. Otro avance importante fue la medición de los procesos de recombinación en las interfaces, que constituyen una de las causas principales de la reducción de la vida útil de las celdas fotovoltaicas. Estas mediciones se lograron tanto a nivel teórico mediante la computación como a nivel experimental utilizando fluorescentes. En ambos casos se obtuvieron resultados muy similares que permitieron validar el modelo. El entorno de modelización a multiescala se empleó para analizar varias combinaciones de técnicas y materiales. Se han observado pasos que limitan la tasa de transporte de electrones, lo cual hará posible elevar la eficiencia de las futuras celdas fotovoltaicas. El sistema de modelado desarrollado por el proyecto HIPERSOL ha permitido entender mejor los sucesos de recombinación, avanzar en la predicción de las interacciones a escala atómica y ofrecer diversas alternativas para optimizar los sistemas de las celdas fotovoltaicas. Además, puede aplicarse de forma generalizada al modelado de interfaces complejas en otras áreas.
