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Nanocristales de seleniuro de cadmio en suspensión fluorecen bajo la luz ultravioleta. El color depende del tamaño de los nanocristales. Foto: Laboratorio de K. Jensen M. G. Bawendi C. Murray.

Investigadores de Berkeley Lab y Lawrence Berkeley National Laboratory han conseguido fabricar una célula solar que está hecha con nanocristales inorgánicos solamente. Otras células basadas en los mismos nanocristales usan una matriz orgánica de polímero en la que van embebidos los nanocristales. Este tipo de estructura son inestables en el aire, pero el nuevo diseño al prescindir del polímero es mucho más durable en el tiempo. No obstante usa procesos de fabricación económicos. El rendimiento de este primer prototipo es de un 3%.
El diseño está basado en nanocristales de seleniuro de cadmio (CdSe) y teluro de cadmio (CdTe). Estos nanocristales son bien conocidos, y ya se sabía de sus propiedades frente a la luz (ver foto).
A partir de una disolución se puede obtener una lámina de 100 nm de espesor de óxido de indio y recubrirse con otra de alúmina de 0,2 nm. Entonces se deposita un lámina de teluro de cadmio y encima otra de seleniuro de cadmio a partir también de disoluciones.
La idea es combinar varias técnicas de disoluciones, que normalmente se emplean en la fabricación de células solares orgánicas, con la robustez de los materiales empleados en sistemas inorgánicos. Las células orgánicas son atractivas debido a su bajo precio y sencilla manufactura, mientras que los sistema inorgánicos tienen mejor rendimiento frente a la luz (responden a un ancho de banda mayor y tienen mejor capacidad de transporte de carga eléctrica), pero un precio muy alto debido a su cara manufactura.
Ilan Gur y colaboradores mejoraron el rendimiento del dispositivo por sinterización (técnica que, en general, consiste en aplicar una gran presión a un polvo y conseguir así crear una pieza sólida aglomerada) de los nanocristales. Exponiendo la lámina obtenida a otra disolución y recociéndola a 400 grados centígrados se aumentó la fotoconductividad en dos órdenes de magnitud. Este resultado ha sido publicado en Science (Science 310 462).
Aglomerando o fusionando los nanocristales se puede producir entonces células solares estables con un rendimiento del 3%. Naturalmente este rendimiento es muy pequeño, y está lejos del 10% mínimo necesario para que una célula solar sea comercial. Pero lo importante de este resultado es el sistema de fabricación, que es sencillo y de bajo coste por el uso de disoluciones.
Sólo añadir que el cadmio es un metal pesado muy contaminante, así que habría que extremar las precauciones en el manejo de estos productos químicos.