Proyectos
Diseño de celdas solares de tercera generación basadas en nanotubos semiconductores
Resumen
En los últimos años ha surgido un fuerte interés por el estudio de nuevos materiales en distintas áreas de la ingeniería. Una de estas, dirigida a disminuir costos de producción y hacer aún más eficientes dispositivos ya existentes [1,2]. Para el caso particular de la investigación en dispositivos fotovoltaicos utilizados para aprovechamiento de energía solar, se han logrado numerosos avances en su optimización [3, 4]. Muestra de ello, es el uso de esta tecnología en zonas no interconectadas de nuestro país en donde tiene un gran potencial para su aplicación (ejemplo: la región de la Orinoquia Colombiana) [5]. Sin embargo, el trabajo de investigación en estos lugares es escaso actualmente; por lo cual, es importante formar recurso humano capaz de entender la teoría y fenómenos de esta tecnología para su aplicación en nuestros territorios [6]; adelantando un mayor número de iniciativas de investigación básica y aplicada para el futuro. El primer paso que se propone, es realizar investigación en teoría de celdas solares (CSs), la cual es una herramienta fundamental para el desarrollo estos dispositivos y aunque lleva varias décadas de estudio por la comunidad científica, es aún tema en etapa exploratoria; debido principalmente a la aparición de: nuevos materiales, tecnologías de producción y conocimiento adquirido, que permite pensar en nuevas alternativas [7,8,9]. Hoy día la teoría en CSs se ha convertido en un instrumento que desde la ingeniería y las ciencias básicas permite explicar el porqué de los valores alcanzados de eficiencia a nivel experimental y además ayuda a predecir valores de rendimiento con ideas que se consideran realizables dentro de los dispositivos que se trabajan a nivel de laboratorio [10,11,12]. Es significativo decir que, los aportes realizados por estudios teóricos y la optimización de parámetros ayudarían a disminuir los tiempos para alcanzar nuevos records y reducir costos de producción. Dentro de las tecnologías emergentes en CS se encuentran algunos de los sistemas más promisorios, basados en aleaciones III-V [13,14]. Lo anterior, debido al gran rango de anchos de banda que pueden ser obtenidos dependiendo de la estequiometria y la familia semiconductora a usar. Con base en lo anterior y teniendo en cuenta el gran desarrollo y conocimiento ya alcanzado para los dispositivos con base al semiconductor silicio, además de los recientes trabajos en celdas tipo perovskita y película delgada; el trabajo propuesto se fundamenta en la posibilidad de estudiar nuevos diseños (celdas solares con distintas geometrías). Es decir que, adicional a lo ya conocido para CS convencionales, se utilizará la versatilidad de los semiconductores III-V, lo que permitiría alcanzar a futuro mayor rendimiento y a un menor costo. Considerando el problema a abarcar en el presente proyecto: “Diseño de Celdas Solares de tercera generación: nanotubos”, es necesario hacer uso de predicciones teóricas y resultados experimentales de cada uno de los materiales que conforman la estructura de los dispositivos de nuestro interés. De manera adicional es pertinente el uso modelos teóricos (eléctrico y óptico) que permitan estimar parámetros de salida de CSs como: FF, Voc, Jsc, eficiencia cuántica interna y externa, entre otros [15]. Tomando en cuenta lo ya expuesto, se pretende abarcar el estudio teórico de CSs tipo nanotubo con un diseño radial. Finalmente, se espera concluir sobre los valores de rendimiento de cada uno de las estructuras abarcadas en el marco del proyecto, tomando consideraciones que permitan optimizar algunos parámetros. Adicional, se espera sugerir bajo qué condiciones y que estructura permitiría alcanzar los mayores valores de eficiencia.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN LAS SEDES DE PRESENCIA NACIONAL DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2019-2021
Modalidad:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN LAS SEDES DE PRESENCIA NACIONAL DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2019-2021
Responsable