Nueva tecnología para colorear paneles fotovoltaicos integrados en vehículos y edificios flexibles de película fina

Un grupo de investigadores dirigido por el Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS) ha desarrollado una nueva técnica óptica para colorear paneles solares flexibles de película fina integrados en edificios y vehículos.

La tecnología propuesta es capaz de mostrar diferentes colores reflectantes sin reducir significativamente la eficiencia de la célula solar. “Fabricamos directamente la célula con un electrodo transparente basado en óxido de zinc dopado con aluminio hidrogenado (AZO) y una fina película de silicio”, explica a pv magazine Jung-dae Kwon, autor principal de la investigación.

Los científicos también diseñaron una película fina multicapa con una diferencia de índice de refracción inferior al 5%, lo que, según afirman, minimiza la pérdida por reflexión en la región de luz visible absorbida por la célula solar. “Puede aplicarse a diversos absorbentes para células solares de película fina, ya que apenas reduce la eficiencia de la célula solar debido a la implementación del color”, explicaron.

En el artículo “Flexible multi-layered coloring transparent electrode composed of AZO-based materials” (Electrodo multicapa flexible transparente para colorear compuesto de materiales basados en AZO), publicado en Chemical Engineering Journal, los investigadores explicaron que la hidrogenación del AZO provoca la pasivación en vacantes de oxígeno y zinc, reforzando los enlaces de oxígeno e hidrógeno, lo que proporciona las propiedades eléctricas y ópticas deseadas.

Probaron su método en una célula de película fina basada en silicio amorfo (a-Si). Para conseguir los tres colores primarios, el equipo utilizó la deposición por pulverización catódica al vacío convencional para fabricar un electrodo de reflector de Bragg distribuido (DBR) compuesto por seis pares de AZO y AZO:H sobre poliimida ultrafina incolora.

Los DBR constan de capas dieléctricas alternas, que suelen servir como reflectores y espejos dieléctricos, y su composición multicapa alterna entre índices de refracción altos y bajos, lo que da lugar a espectros de reflexión personalizables.

El grupo destacó que fue capaz de controlar el color y la conductividad mediante el grosor de las capas DBR, lo que, según dijeron, se tradujo en una escasa diferencia en la eficiencia de conversión de energía para cada color, una excelente flexibilidad y durabilidad bajo esfuerzos de flexión. Los mejores resultados se obtuvieron con un prototipo de color verde, cuya eficiencia de conversión de energía fue del 5,45%. Los prototipos de los tres colores resistieron 600 ciclos con un radio de curvatura de 6 mm. Las potencias fueron de 1,14 W, 1,29 W y 1,22 W por gramo para el azul, el verde y el rojo, respectivamente.

Los investigadores llegaron a la conclusión de que la metodología puede utilizarse para diversas células solares de película fina que requieran tanto color como flexibilidad en un proceso de bajo coste. Además, como el color reflectante se implementa como un filtro óptico, “puede aplicarse a diversos campos, como los sensores de imagen, las máscaras fotolitográficas y el blindaje contra infrarrojos”.

“Todavía estamos en la fase de investigación básica, y la comercialización llevará tiempo, ya que no existe una base para la producción a gran escala”, concluye Kwon.