Photovoltaic nanoemitter solar cells Photoelectrochemical and solid systems

Abstract

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[EN] El mundo debe atravesar una transformación en las próximas décadas, con la intención de manejar razonable y responsablemente los riesgos que implica un cambio climático [1], esto es, mantener el incremento de temperatura global en 2ºC [2]. La contribución del consumo energético a la emisión de gases de efecto invernadero ha sido observada desde la convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático en 1992 [3] [4]. Las transformaciones necesarias de la acción humana sobre el planeta, implica, entre otros, el uso de recursos energéticos menos con menores emisiones asociadas de gases de efecto invernadero. En este marco, encuentra la energía solar un enorme potencial, debido a su abundancia prácticamente ilimitada, su enorme flexibilidad geográfica, la seguridad de su uso y la posibilidad de transformarla en distitntas formas de energía entre otros. La transformación fotovoltaica de la energía solar es ya ampliamente utilizada. Sin embargo, sus costes asociados, en concreto los de producción de la capa activa o sustrato, han limitado su uso a mercados apoyados por medidas políticas en forma de subvenciones, u otros en que el precio marginal del kWh es elevado. Por ello se ha centrado un gran esfuerzo en la investigación de nuevas células, dando lugar a distintos materiales y geometrías recogidas en 3 generaciones [5]. En el marco de esta investigación, se encuentran las llamadas Nanoemitter Solar Cells. Este tipo de célula solar fotoelectroquímica fue publicado y patentado en el año 2006, alcanzándose eficiencias sobre el 11% [6] [7]. Este concepto, se basa en la recolección de portadores minoritarios de carga en exceso inducidos por luz, en contactos metálicos de dimensiones nanométricas que actúan como emisores en una célula solar. Estos contactos se encuentran alojados en una capa pasiva que permite una estabilización física de los fotoelectrodos frente a la acción de electrolitos redox. El manejo de un electrolito líquido dificulta la aplicación de células fotoelectroquímicas en el mercado de la producción eléctrica. Por ello, aunque este concepto fue desarrollado como célula fotoelectroquímica, se estudia en este trabajo la aplicación del concepto a las células solares fotovoltaicas de estado sólido, esto es, las que han logrado penetración en el mercado eléctrico.