Paneles solares fabricados con puntos cuánticos obtienen hasta 48% de energía, doblando la producción actual

Los resultados recientes de dos investigaciónes realizados por científicos pertenecientes al National Renewable Energy Laboratory (NREL)y a la Universidad de Texas en Austinen Estados Unidos han corroborado los prometedores resultados por el equipo del Instituto Kavil de Nanociencia de TU Delft en Holanda, y que lleva trabajando desde 2.008 en el desarrollo de la tercera generación de células solares, las denominadas células solares cuánticas, que elevan el ratio de aprovechamiento de radiación solar hasta el 48%, cuando en la actualidad con el modelo basado en silicio, oscila entre el 15% y el 21%.

Las células solares basadas en silicio solo poseen la capacidad para excitar un electrón por cada fotón capturado de la radiación solar irradiada, por lo que la cantidad que se pierde es mucha, mientras que en una celda de punto cuántico solar, puede con  una partícula de luz puede excitar varios electrones. Cuanta mas elevado es el nivel de estres al que se somete a los electrones, mayor será la eficiencia de la célula solar.

La linea de investigación que  explota nuevos fenómenos de la mecánica cuántica en las estructuras a escala nanométrica.  En la actualidad se centra en anillos superconductores, los puntos cuánticos, nanocables, nanotubos de carbono, el diamante, y el grafeno. Aplicados a estos dispositivos para controlar el comportamiento cuántico en el nivel de giros y fotones individuales, con la posibilidad de avances fundamentales en el desarrollo de paneles mas económicos y  eficientes energeticamente, aprovechado mejor las propiedades de la energía solar.

Los investigadores del Kavil de Nanociencia de TU Delft  en los Países Bajos han demostrado que los electrones pueden moverse libremente en las capas de nanopartículas semiconductoras vinculados bajo la influencia de la luz en un avance reduce las perdidas de energía que se producen con las celdas fabricadas con silicio cristalino.

Por otra parte, el equipo de la Universidad de Texas en Austin, ha desarrollado un material semiconductor de plástico capaz de duplicar el número de electrones producidos a partir de un fotón de luz. La captura de "electrones calientes" que normalmente se pierde como calor residual, se recupera obteniendo una eficiencia del 44 por ciento, mucho más allá de límite teórico actual de 31 por ciento, de acuerdo con el químico Xiaoyang Zhu que ha presentado el informe y redactado el estudio.


Según Matt Beard, científico senior y autor del artículo publicado en Science sobre el tema,

se está trabajando para sacar provecho de un fenómeno conocido como Multiple Exciton Generation (MEG), donde un fotón de una célula solar puede generar más de un electrón. La utilización de este proceso podría permitir a los científicos crear materiales capaces de  extraer energía útil a partir de fotones de alta energía en el rango de luz violeta y ultravioleta del espectro.

El desarrollo de pequeños cristales de unos pocos nanómetros de tamaño, capaces de capturar fotones de alta energía que las células solares de hoy en día no lo hacen.  creando a partir  de tecnología basada en procesos electrónicos MEG obteniendo celdas  múltiples de pentaceno, un semiconductor de plástico que podría conducir a células solares baratas. 

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