Una técnica sencilla inspirada en las mariposas negras podrá servir para mejorar la eficacia de absorción de las células solares hasta en un 200%. Científicos de EE.UU. y Alemania han descubierto que las alas de estos lepidópteros están cubiertas por escamas capaces de cosechar la luz solar desde una gran variedad de ángulos y longitudes de onda.
Investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) y del Instituto Tecnológico de Karlsruh (KIT), en Alemania, han desarrollado una técnica que mejora la capacidad de las células fotovoltaicas de absorber luz solar. Para ello, se han inspirado en las alas de la mariposa negra, Pachliopta aristolochiae, que habita en el sur y sureste de Asia.
Según un estudio publicado en el último número de la revista Science Advances, las alas de estos lepidópteros están cubiertas por escamas micro y nanoestructuradas que cosechan luz solar en una amplia gama de ángulos y longitudes de onda. Los científicos señalan que el hallazgo tendrá aplicaciones para mejorar las capacidades de recolección de luz de células solares de película delgada, una tecnología donde las eficiencias están bastante limitadas en la actualidad.
"El diseño estructural de las alas de esta mariposa –basado en crestas y pequeños agujeros– proporciona simultáneamente una buena estabilidad mecánica al tiempo que cosecha la luz con gran eficacia", señala Radwanul Siddique del Caltech, uno de los autores principales.
MODELO 3D
Para obtener una mayor comprensión de las propiedades ópticas de la estructura del ala, Siddique y sus colegas crearon un modelo 3D de nanoestructuras basado en imágenes microscópicas de las alas de la mariposa y calcularon sus capacidad de absorción de luz.
Luego diseñaron absorbedores fotovoltaicos delgados hechos de silicio imitando la estructura del ala de mariposa. Los resultados mostraron un aumento del 200% en la absorción integrada en el modelo hecho con nanoagujeros.
Los investigadores dicen que la capacidad de absorción del diseño se puede mejorar aún más mediante la optimización de su perfil de grabado, por ejemplo, utilizando un modelo de pirámide invertida en lugar de uno cilíndrico.
Referencia bibliográfica:
Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers. Science Advances (18 de octubre, 2017).
