Los investigadores descubren que el grafeno aumenta la eficacia de la optoelectrónica

Los investigadores descubren que el grafeno aumenta la eficacia de la optoelectrónica

En los métodos tradicionales de recolección de luz, la energía de un fotón sólo excita un electrón o ninguno en función de salto de energía del absorbedor. La energía restante se pierde en forma de calor. Sin embargo, un nuevo artículo describe un enfoque prometedor para convencer a los fotones en la estimulación de múltiples […]

En los métodos tradicionales de recolección de luz, la energía de un fotón sólo excita un electrón o ninguno en función de salto de energía del absorbedor. La energía restante se pierde en forma de calor. Sin embargo, un nuevo artículo describe un enfoque prometedor para convencer a los fotones en la estimulación de múltiples electrones. Su método explota algunas interacciones sorprendentes a nivel cuántico para dar a un fotón múltiples parejas potenciales de electrones.

Si las condiciones son adecuadas cuando los electrones y los fotones se reúnen se puede producir un intercambio de energía. La maximización de esta transferencia de energía es la clave para hacer posible las energías a través de la captura de luz.

Encontrar una alta eficiencia es muy difícil según la Universidad de Washington. Los investigadores han estado buscando materiales que les permitan hacer esto – una forma es hacer que cada fotón absorbido transfiera toda su energía a muchos electrones en lugar de un solo electrón como en los dispositivos tradicionales.

El grafeno es una sustancia con muchas propiedades interesantes y muestra una interacción muy eficiente con la luz. El grafeno es una red hexagonal bidimensional de átomos de carbono unidos el uno al otro. Los electrones son capaces de moverse fácilmente dentro del grafeno. Los investigadores cogieron una sola capa de grafeno – una sola hoja de átomos de carbono de espesor – y emparedadas entre dos capas delgadas de un material llamado boro nitruro. Se vio que cuando la capa de grafeno está alineada con las capas de nitruro de boro, se crea una especie de ‘súper capa’ con propiedades que permiten una optoelectrónica mucho más eficiente. Estas propiedades dependen de la mecánica cuántica. Este tipo de estudios permiten seguir estudiando los propiedades del grafeno y liberar su potencial para su aplicación en la recolección de luz.

celdas solares

Celdas solares de Perovskita más eficientes y con menor coste

Tienen un desempeño que sobrepasa el 20% de las demás celdas solares Muy de vez en cuando un campo científico asiste a lo que se denomina como una revolución. Para ello se ha de dar un cambio de paradigma que aúne la evolución tecnológica, la contribución de mentes brillantes y la predisposición económica resultante de […]

  • Tienen un desempeño que sobrepasa el 20% de las demás celdas solares

Muy de vez en cuando un campo científico asiste a lo que se denomina como una revolución. Para ello se ha de dar un cambio de paradigma que aúne la evolución tecnológica, la contribución de mentes brillantes y la predisposición económica resultante de necesidades sociales. Y precisamente esto es lo que se está viviendo en el ámbito de la energía fotovoltaica desde que hace tres años irrumpieron en el panorama las celdas solares de Perovskita.

Su denominación se debe al nombre que recibe la estructura cristalina que posee el material del que se compone principalmente la celda, es decir, a cómo se ordenan sus átomos. Los dispositivos basados en este tipo de material se caracterizan por absorber gran parte de la luz que nos proporciona el Sol y transformarla en energía eléctrica muy eficientemente. De hecho su desempeño ya sobrepasa el 20%, una cifra comparable a los valores alcanzados por las celdas solares de silicio, fuertemente asentadas en la industria tras décadas de desarrollo.

Pero lo que realmente hace de la Celda Solar de Perovskita una tecnología con un verdadero potencial comercial son sus reducidos costes de producción si los comparamos a los derivados por cualquier otra tecnología. Sin embargo, como todo nuevo hito científico existe una discusión muy activa acerca de cómo solventar ciertos inconvenientes. En particular, una cuestión a mejorar que impide hacer las Celdas Solares de Perovskita definitivamente interesantes para su comercialización es su tonalidad oscura. Esto limita su posible integración en elementos arquitectónicos, algo que supondría un ahorro considerable en sus costes de producción. Hasta ahora.
Celdas de colores para la arquitectura del futuro
Gracias a una colaboración entre la Universidad de Sevilla, el CSIC y la Universidad de Oxford se ha logrado proveer a las celdas de perovskita con color a medida, a partir de un complejo pero económico diseño óptico. Para ello se hace uso de una estructura denominada cristal fotónico, compuesta por capas de dimensiones nanométricas dispuestas de forma periódica.

Su principal característica es que dan lugar a color estructural, es decir, el color que producen se debe a la reflexión de la luz, siendo transparentes en el resto del espectro solar. Este tipo de color lo encontramos muy pocas veces en la naturaleza, por ejemplo en algunas especies de escarabajos y mariposas. Es muy diferente al color común que otorgan los pigmentos y que es debido a la absorción de luz.