Celdas solares podrían hasta triplicar su rendimiento con puntos cuánticos y moléculas orgánicas

Desde hace mas de 5 años diferentes laboratorios y universidades del mundo están buscando la forma de desarrollar y superponer puntos cuánticos para en teoría obtener prácticamente toda la radiación visible en espectro lumínico y convertirla en electricidad. Lo que se llego a unos años es a crear puntos cuánticos para cada espectro lumínico, cada punto absorbe franjas de la luz, y en forma separada, podemos absorber el 60% de la radiación (recordemos que las celdas mas eficientes rondan el 23%). Pero el problema es que al juntar estos puntos para convertirlos en una misma celda solar, unos bloquean a otros, es como si generaran unos sombra sobre otros, entonces siempre se puede absorber solo el rango de un solo punto cuántico.

Los puntos cuánticos son cristales que sólo miden aproximadamente 10 nanómetros de diámetro. Un electrón atrapado por el punto tiene propiedades muy diferentes de las de un electrón libre para moverse a través de un material de mayor tamaño.

Desde entonces, los científicos están intentando diseñar un sistema para que puedan en un mismo material, absorberse todos los puntos cuánticos a la vez, o en su defecto, la mayor parte de ellos.

Hoy nos llega una noticia interesante, los investigadores de KAUST han descubierto que la eficiencia de las células solares puede incrementarse mediante la combinación de nanocristales semiconductores inorgánicos con moléculas orgánicas.

Este descubrimiento abre un nuevo panorama, porque se esta encontrando la forma a hacer penetrar la luz en distintos puntos dentro del mismo espacio, es decir, a ampliar el ancho de banda de las nubes de los electrones que recogen la luz.

“Una de las mayores ventajas de los puntos cuánticos para las tecnologías de células solares es la capacidad de ajuste de sus propiedades ópticas ‘,” explicó KAUST Profesor Adjunto de Ciencias Químicas Omar Mohammed. “Ellos pueden ser controlados por la variación del tamaño de punto cuántico.”

En Kaust se están desarrollando puntos cuánticos de sulfuro de plomo para la recolección de energía óptica, como sabemos el plomo constituye el átomo mas grande, que deja menos lugar a los electrones a pasar, así como la radiación, por eso se utiliza al plomo para hacer muros en centrales nucleares para evitar que escape la radiación. En este caso, los puntos cuánticos de sulfuro de plomo, tienden a ser mas grandes que los puntos hechos con otros materiales, por lo que pueden absorber un rango mas amplio de frecuencias que cualquier otro material.

En célula solar en pleno funcionamiento, los electrones deben ser capaces de alejarse de la región de absorción de puntos cuánticos y fluir hacia un electrodo. Irónicamente, la propiedad de los grandes puntos cuánticos de sulfuro de plomo que los hace útiles para la absorción de banda ancha – una banda prohibida de energía de electrones más pequeño – también dificulta el procedimiento de recuperación de energía.

Los investigadores demostraron que al combinar porphyrin (molécula orgánica) con los puntos cuánticos de diferente tamaño, es posible controlar la transferencia de carga de los puntos grandes de sulfuro de plomo; con una transferencia a una velocidad mayor de 120 femtosegundos, lo que aumenta considerablemente la eficiencia.

El equipo cree esta mejora en la capacidad de captación de energía es debido a las interacciones electrostáticas interfaciales entre la superficie de punto cuántico cargado negativamente y la porphyrin cargada positivamente.

En poco tiempo, esto va a crear diferentes celdas solares, con materiales impensados y un desarrollo cuántico y tecnológico superior, tan solo imaginar celdas que entregan el doble de potencia nos da un panorama muy alentador, porque reduciría a la mitad los espacios de captación, con todo el ahorro en infraestructura e instalación que eso simboliza.

nota: andrés

fuente: Link