Instalar paneles solares en los techos o patios de las casas y edificios se ha convertido en una alternativa sustentable para captar radiaci\u00f3n solar y conseguir energ\u00eda el\u00e9ctrica. Estos paneles est\u00e1n hechos especialmente de silicio, el segundo elemento m\u00e1s abundante en la corteza terrestre despu\u00e9s del ox\u00edgeno. Un estudio de laboratorio determin\u00f3 que fabricarlos con mezclas de elementos como indio, galio y ars\u00e9nico mejorar\u00eda su eficiencia energ\u00e9tica, aumentando su productividad del 30 al 60 %, ya que logran absorber todo el espectro visible de la radiaci\u00f3n solar, desde el infrarrojo hasta el ultravioleta.<\/p>\n\n\n\n
Los m\u00f3dulos solares se componen de peque\u00f1as celdas o laminillas que act\u00faan como semiconductores, capaces de transformar la luz del sol (energ\u00eda fotovoltaica) en energ\u00eda el\u00e9ctrica. Un solo m\u00f3dulo puede contener m\u00e1s de 60 piezas de estas, m\u00e1s delgadas que un cabello humano. Aunque actualmente se utilizan estas celdas, un estudio de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, realizado en el Laboratorio de Nanoestructuras Semiconductores del campus La Nubia, propone construir las celdas con mezclas de elementos y una t\u00e9cnica novedosa para sintetizar o unir las capas de cada una.<\/p>\n\n\n\n
C\u00f3mo opera<\/strong><\/p>\n\n\n\n Por lo general, el proceso de construir paneles solares se hace con c\u00e1maras que emplean gases como el nitr\u00f3geno, el arg\u00f3n o el helio. Sin embargo, en este caso se utiliz\u00f3 un m\u00e9todo diferente llamado \u201cdeposici\u00f3n de capas at\u00f3micas\u201d, en el que un equipo llamado magnetr\u00f3n esc\u00fater realiza una deposici\u00f3n f\u00edsica de vapor en vez de utilizar gases.<\/p>\n\n\n\n \u201cEs una especie de rayo que choca con lo blanco del material y hace que las part\u00edculas del componente se ubiquen una sobre otra generando una especie de capa\u201d, as\u00ed lo explica Juan Esteban Salgado Salgado, ingeniero f\u00edsico de la UNAL Sede Manizales, quien con la colaboraci\u00f3n de su profesor \u00c1lvaro Orlando Pulzara Mora, doctor en F\u00edsica de la UNAL, enfoc\u00f3 el estudio en el uso de los elementos semiconductores III y V de la tabla peri\u00f3dica.<\/p>\n\n\n\n Las tres mezclas fueron: (i) aluminio, galio y ars\u00e9nico, (ii) indio, galio y ars\u00e9nico, y (iii) galio, ars\u00e9nico y nitr\u00f3geno. El galio se encuentra en peque\u00f1as cantidades en algunos minerales de zinc (extra\u00eddo com\u00fanmente de dep\u00f3sitos de esfalerita) y aluminio; el ars\u00e9nico se encuentra en minerales como la arsenopirita. La segunda fue la m\u00e1s eficiente. <\/p>\n\n\n\n \u201cEstos elementos se seleccionaron por su facilidad de ser donantes, es decir que les sobran electrones hasta para compartir, y adem\u00e1s son huecos, por lo que cuentan con espacios que permiten el paso de m\u00e1s electrones a trav\u00e9s del material y que fluyan a trav\u00e9s del semiconductor\u201d, menciona el ingeniero Salgado.<\/p>\n\n\n\n El proceso<\/strong><\/p>\n\n\n\n Para lograr esta mixtura, las celdas se acoplaron a una temperatura entre 300 y 500 \u00b0C durante 3 horas m\u00ednimo y 8 m\u00e1ximo, con medidas de 5 mm x 5mm y un espesor inferior a 1 mm. El ancho de banda del silicio es de 1 electronvolt (eV), mientras con las mezclas indio y nitr\u00f3geno: 0,7 eV; galeno y nitr\u00f3geno 3,4 eV.<\/p>\n\n\n\n Estas celdas reforzadas son sumamente eficaces porque logran absorber todo el espectro visible de la radiaci\u00f3n solar desde el infrarrojo hasta el ultravioleta, a diferencia de las fabricadas solo con silicio. Adem\u00e1s, a las capas exteriores se les agregaron \u00e1tomos de silicio y manganeso, un m\u00e9todo f\u00edsico conocido como \u201cdopaje\u201d que se utiliza para mejorar la conductividad el\u00e9ctrica.<\/p>\n\n\n\n Al proceso se le conoce como \u201cmonouni\u00f3n\u201d, es decir una sola celda compuesta de diferentes capas; si se quisiera hacer m\u00e1s gruesa o aumentar m\u00e1s su eficiencia, se conoce como \u201cmodelo t\u00e1ndem\u201d.<\/p>\n\n\n\n La evaluaci\u00f3n de las celdas se hizo con el apoyo del Centro de Investigaci\u00f3n y de Estudios Avanzados del Instituto Polit\u00e9cnico Nacional en M\u00e9xico (Cinvestav), en el que se utilizaron especialmente dos t\u00e9cnicas de medici\u00f3n: microscopia electr\u00f3nica de barrido SEM y espectroscopia de rayos X de energ\u00eda dispersiva EDS. La primera arroja una imagen de los componentes de cada una de las capas y la superficie de la celda y la segunda determina que realmente est\u00e1 compuesta por esos elementos a\u00f1adidos con el rebote de los electrones.<\/p>\n\n\n\n Tambi\u00e9n se us\u00f3 la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS), que se enfoca en la superficie de la muestra, ya que la idea es que absorba la mayor cantidad de fotones posibles. A diferencia de las otras dos t\u00e9cnicas de medici\u00f3n, esta no dice exactamente qu\u00e9 tipo de elemento qu\u00edmico hay, sino en qu\u00e9 enlace se encuentra (uniones entre elementos).<\/p>\n\n\n\n \u201cEste aporte permitir\u00e1 mejorar la productividad en paneles solares, con pel\u00edculas delgadas y m\u00e1s flexibles, con una alta eficiencia para competir en el mercado, en el que el aporte investigativo logra cumplir con la propuesta del trabajo que era identificar, crear y generar una descripci\u00f3n morfol\u00f3gica superficial y qu\u00edmica de la celda, poder medir su eficiencia\u201d, concluye el ingeniero Salgado.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Instalar paneles solares en los techos o patios de las casas y edificios se ha convertido en una alternativa sustentable para captar radiaci\u00f3n solar y conseguir energ\u00eda el\u00e9ctrica. 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