Construyendo mejores células solares, capa a capa

Los óxidos de metales de transición (elementos de los bloques d y f de la tabla periódica) muestran una notable variedad de propiedades magnéticas, eléctricas y ópticas. Gracias a recientes avances en tecnologías de fabricación, estos óxidos pueden combinarse en finas estructuras de películas en capas (heteroestructuras), proporcionando materiales con un amplio grupo de opciones para dispositivos de esamblaje con funcionalidades a medida. Ahora, investigadores de la Universidad de Vienna han comunicado unos cálculos que muestran heteroestructuras de óxidos de metales de transición que podrían usarse para construir una nueva clase de células solares altamente eficientes.

Los investigadores consideraron una estructura consistente en capas alternas de lantano vanadato (LaVO₃) y titanato de estroncio (SrTiO₃) y aplican la teoría de densidad-funcional para describir su comportamiento fotovoltáico; a saber, cómo pares electrón-hueco se fotogeneran, son arrastrados por un campo eléctrico, y se transfieren a través de contactos a un circuito externo. Los investigadores predijeron varias características que harían esas estructuras potencialmente más eficientes que los materiales fotovoltáicos existentes. Primero, estos óxidos tiiene un intervalo de banda directo, de manera que la luz es absorbida más fuertemente que en las células de silicio convencionales, requiriendo capas mucho más finas de material activo. Segundo, la combinación de materiales puede ser usada para crear el llamado intervalo de banda graduado, produciendo un espectro de absorción que coincide plenamente con el espectro solar. Pero el aspecto más innovador de este esquema deriva del hecho de que el LaVO₃ y el SrTiO₃ tienen diferentes polaridades eléctricas: en el interfaz entre los dos, surge un campo eléctrico interno que puede separar y extraer rápidamente los pares electrón-hueco antes de que se recombinen.

Via physics.aps