Desarrollan con silicio dispositivos de energía solar fotovoltaica

Para impulsar tecnologías más eficientes y limpias que capten la energía solar, Julia Tagüeña Parga, del Centro de Investigación en Energía (CIE) de la UNAM, con sede en Temixco, Morelos, colabora con un grupo, junto con Rocío Nava y Antonio del Río, también del centro, que desarrolla multicapas de nanoestructuras de silicio poroso, útiles para generar espejos y filtros solares multicapas, baratos y fáciles de producir.

Para fabricar silicio poroso se coloca una oblea de silicio cristalino impurificado con boro, explicó; se coloca como el ánodo de una celda electroquímica, donde el líquido es una solución de ácido fluorhídrico y el cátodo es una placa de platino. A través de esa celda electroquímica se hace pasar una corriente de algunos miliamperes.

Durante el ataque químico producido se crean orificios en la oblea de silicio, lo que deja una estructura de ramas con diámetros del orden de nanómetros, que se asemeja al coral marino. La parte sólida de este “coral” es silicio cristalino. Así, la oblea se convierte en silicio poroso, es decir, cristalino agujereado.

Propiedades luminiscentes

Lo importante de este material, detalló la investigadora del CIE, es que tiene propiedades diferentes a las del silicio cristalino macroscópico.

“Los efectos cuánticos hacen que el silicio poroso sea fotolumniscente y electroluminiscente; esto significa que si es iluminado, o si pasa por él una corriente eléctrica, emite luz, en este caso luz visible, lo que no sucede con el silicio cristalino macroscópico.

“Esta nueva propiedad hace al silicio poroso un excelente candidato para aplicaciones en la opto-electrónica, es decir, combinaciones de óptica y electrónica. Por ejemplo, son muy conocidos y utlizados los llamados leds (siglas en inglés de Light Emiting Diodes), pequeños focos que se iluminan al pasar una corriente”, explicó.

Al variar la corriente eléctrica se puede modificar la porosidad (la cantidad de orificios) y, por lo tanto, el espacio vacío entre las ramas nanométricas de silicio cristalino, lo que hace que la luz emitida cambie de color.

En el laboratorio del CIE, se fabrican capas alternadas de silicio poroso con porosidades diferentes y, por ello, con propiedades ópticas distintas. Con estas estructuras se fabrican dispositivos que tienen la propiedad de conducir luz en direcciones específicas.

A estas estructuras, que también pueden ser selectivas de la frecuencia (color) que se transmite, se les llama cristales fotónicos. El adjetivo fotónico se debe a que los fotones son paquetes de luz, y ésta puede ser atrapada o reflejada completamente en este tipo de nanoestructuras como si fueran un espejo perfecto.

Lo más reciente que se ha conseguido es construir multicapas de silicio poroso que son lumnisicentes. Actualmente, está en trámite una patente nacional a favor de la UNAM para proteger estas nanoestructuras de silicio poroso y continuar el desarrollo de esta nanotecnología con aplicaciones en energía solar.

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