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Jun 28, 2023

Bajo costo, alta eficiencia, múltiples colores en

Desarrollo de una película delgada transparente con sustrato flexible y diferentes colores Imagen del Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología: Una célula solar de película delgada transparente sobre un sustrato flexible

Desarrollo de película fina transparente con sustrato flexible y diferentes colores.

Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología

Imagen: Una célula solar de película delgada transparente sobre un sustrato flexible hecha mezclando periódicamente hidrógeno con material de óxido de zinc dopado con aluminio para obtener color.ver más

Crédito: Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS)

Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Jung-dae Kwon del Departamento de Energía y Materiales Electrónicos del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS) ha logrado realizar la primera célula solar transparente de película delgada del mundo sobre un sustrato flexible que exhibe diferentes reflejos. colores y no reduce significativamente la eficiencia de la célula solar. KIMS es un instituto de investigación financiado por el gobierno y dependiente del Ministerio de Ciencia y TIC.

Se trata de una tecnología que consigue un color reflectante en un solo material incorporando periódicamente hidrógeno en un material de óxido de zinc dopado con aluminio, que es un electrodo transparente, para inducir una diferencia de índice de refracción. Al diseñar una película delgada multicapa con una diferencia de índice de refracción extremadamente baja, inferior al 5 %, se minimizó la pérdida por reflexión en la región de luz visible absorbida por el dispositivo de células solares. Se puede aplicar a varios absorbentes para células solares de película delgada, ya que apenas reduce la eficiencia de las células solares debido a la implementación del color. Además, se espera que sirva como punto de referencia para mejorar la estética de las células solares de película delgada transparente de sustrato flexible para BIPV (Building Integrated Photo Voltaic) y VIPV (Vehicle Integrated Photo Voltaic).

Hasta la fecha, la tecnología de adelgazamiento multicapa para materiales con grandes diferencias de índice de refracción, la tecnología de recubrimiento de película delgada con control de color para diseñar propiedades ópticas y la tecnología de estructura natural que imita el color estructural se han utilizado como métodos de aplicación de color para mejorar la estética de las células solares de película delgada transparente. Sin embargo, estas tecnologías no son adecuadas para células solares que absorben luz visible debido a una amplia banda de reflexión y alta reflectividad o requieren tecnologías complejas que son difíciles de aplicar industrialmente en términos de dos o más materiales y procesos.

El equipo de investigación formó películas delgadas multicapa con diferentes índices de refracción a través de reacciones periódicas de hidrógeno mientras depositaba películas delgadas de óxido de zinc utilizando el método de deposición por pulverización catódica al vacío utilizado en los procesos generales de fabricación de semiconductores y células solares. Luego obtuvieron los tres colores primarios de la luz ajustando el espesor de la fina película multicapa. En aquella época, el color del electrodo se lograba bien incluso cuando se aplicaba a una célula solar que absorbe luz en el rango de luz visible.

El electrodo de película fina transparente multicapa basado en un solo material no requiere procesamiento adicional. Se espera que se puedan obtener varios colores y una alta eficiencia de células solares de película delgada a bajo costo. Además, dado que el color reflectante se implementa como un filtro óptico, se puede aplicar a diversos campos, como sensores de imagen, máscaras de fotolitografía y blindaje infrarrojo.

El Dr. Jung-dae Kwon, investigador principal, dijo: “Cuando se comercialice, esta tecnología ayudará a desarrollar una tecnología de filtro de luz simple y sin procesos y células solares de película delgada transparentes con sustrato flexible coloreado de alta eficiencia, así como a realizar Sistemas BIPV para edificios modernos y sistemas VIPV para vehículos con características estéticas”.

Esta investigación se llevó a cabo en el marco del proyecto de investigación básica del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales y el proyecto de desarrollo de tecnología energética del Instituto Coreano de Evaluación y Planificación de Tecnología Energética con el apoyo del Ministerio de Ciencia y TIC. Además, los resultados de la investigación se publicaron el 3 de agosto en Chemical Engineering Journal (IF: 15.1), una revista de primer nivel (en el 3% superior) en el campo de la ingeniería química (primer autor: Dr. Choi Soo-won , Autor correspondiente: Universidad Nacional de Pusan, Profesor Punggeun Song, Universidad Aeroespacial de Corea, Profesor Myung Hoon Shin). Con base en esta investigación, el equipo de investigación está realizando activamente investigaciones de seguimiento en el campo de los módulos solares que expresan colores considerando tanto los aspectos estéticos como prácticos de BIPV.

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Acerca del Instituto Coreano de Ciencia de Materiales (KIMS)

KIMS es un instituto de investigación sin fines de lucro financiado por el gobierno y dependiente del Ministerio de Ciencia y TIC de la República de Corea. Como único instituto especializado en tecnologías integrales de materiales en Corea, KIMS ha contribuido a la industria coreana llevando a cabo una amplia gama de actividades relacionadas con la ciencia de materiales que incluyen investigación y desarrollo, inspección, pruebas y evaluación, y soporte tecnológico.

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10.1016/j.cej.2023.145226

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