Hacia las células solares con un grosor de poco más de 1 átomo

El grafeno es un material singular que consiste en una capa de átomos de carbono posicionados de tal manera que conforman una retícula hexagonal, parecida a la de un panal de miel, y con un grosor de tan solo 1 átomo, que lo dota de propiedades exóticas a las que se puede sacar mucho provecho. Sin embargo, los estados electrónicos en el grafeno lo hacen poco práctico para construir células solares.

La idea de buscar equivalentes al grafeno en otros elementos o compuestos, es decir obtener formas de un material que tengan un grosor atómico de una o pocas capas atómicas, y potencialmente nuevas e insospechadas cualidades, abre un amplio abanico de fascinantes posibilidades, entre ellas la de crear un material casi tan delgado como el grafeno y que resulte muy práctico para fabricar células solares ultradelgadas.

Unos investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han logrado ahora crear un diodo hecho con diseleniuro de tungsteno. Sus experimentos muestran además que este material podría ser utilizado para crear células solares flexibles ultradelgadas. Podrían ser viables incluso pantallas flexibles.

Las estructuras de diseleniuro de tungsteno con las que el equipo de Thomas Müller ha trabajado constan de una capa de átomos de tungsteno, los cuales están conectados con átomos de selenio por arriba y por debajo del plano del tungsteno.

Diseleniuro de tungsteno. (Imagen: Universidad Tecnológica de Viena)

Los investigadores han comprobado que estas estructuras absorben luz, de forma muy parecida al grafeno, pero, a diferencia de éste, en el diseleniuro de tungsteno esta luz puede ser empleada para generar energía eléctrica de una manera muy eficaz.

La capa es tan delgada que el 95 por ciento de la luz simplemente la atraviesa, pero una décima parte del 5 por ciento restante, que el material absorbe, se convierte en energía eléctrica. Por tanto, la eficiencia interna es bastante alta. Se puede usar una porción superior de la luz incidente si se apilan unas sobre otras varias de las capas ultradelgadas, pero a veces la alta transparencia puede ser una característica útil. Por ejemplo, permitiría colocar capas de células solares en las fachadas de cristal, que dejarían pasar luz dentro del edificio produciendo electricidad al mismo tiempo.

Hoy en día, las células solares estándar se fabrican básicamente de silicio, son bastante aparatosas y no son flexibles. Se usan también materiales orgánicos, pero envejecen bastante rápido. Una gran ventaja de las estructuras bidimensionales de capas atómicas simples  es su cristalinidad. Las estructuras cristalinas de esta clase proporcionan una muy deseable estabilidad.

El campo en el que trabajan Müller y sus colegas es muy activo. Al mismo tiempo que se hacían públicos los resultados del equipo de Müller, se presentaron también los de dos trabajos del mismo tipo con resultados parecidos.
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