La cantidad de energía que se puede cosechar de la luz invisible y usar en las células solares ha recibido un impulso significativo gracias a una nueva tecnología desarrollada por científicos en el Centro de Excelencia ARC en Exciton Science y UNSW Sydney, Australia, quienes convirtieron la luz de baja energía en luz de alta energía capaz de ser capturada por las células solares utilizando oxígeno.
Elham Gholizadeh
Convertir la luz baja y no visible para generar energía permitirá que los paneles de energía solar generen más electricidad a partir de la misma cantidad de luz solar que se usa actualmente, lo que los hará más eficientes.
En este momento es bastante ineficiente y no es realmente para aplicaciones comerciales, según Tim Schmidt, autor principal del artículo, pero están trabajando en mejoras. La energía del sol no es solo luz visible, explicó, y agregó que el espectro es amplio e incluye luz infrarroja y ultravioleta.
La mayoría de las células solares, las cámaras de los dispositivos acoplados a carga (CCD) y los fotodiodos (un semiconductor que convierte la luz en corriente eléctrica) están hechos de silicio, que no puede responder a la luz con menos energía que el infrarrojo cercano.
Esto significa que algunas de las partes del espectro de luz no se utilizan en muchos de nuestros dispositivos y tecnologías actuales.
Para extender el rango de sensibilidad de estos dispositivos, y potencialmente aumentar la eficiencia de las células solares, una estrategia es convertir la luz de baja energía en luz visible más enérgica que puede excitar el silicio en muchos paneles solares.
Una forma de hacerlo es capturar múltiples fotones de luz de energía más pequeños y pegarlos, dice Schmidt. Se puede hacer interactuando los excitones, los estados unidos de electrones y agujeros de electrones que transportan energía sin carga neta, en moléculas orgánicas.
Hasta ahora, esto nunca se había logrado más allá del intervalo de banda de silicio, que es la energía mínima que se requiere para excitar un electrón en silicio hasta un estado en el que pueda participar en la conducción.
Sin embargo, los investigadores de Exciton Science, con sede en UNSW Sydney, han resuelto este desafío y consistió en transformar el oxígeno para lograr su objetivo.
Los investigadores utilizaron puntos cuánticos semiconductores, que son cristales artificiales a escala nanométrica, para absorber la luz de baja energía y oxígeno molecular para transferir la luz a las moléculas orgánicas.
Por lo general, el oxígeno es perjudicial para los excitones moleculares, pero a energías tan bajas su papel cambia y puede mediar la transferencia de energía.
Esto permite que las moléculas orgánicas emitan luz visible, por encima del intervalo de banda de silicio.
El autor colaborador, el profesor Jared Cole, de la Universidad RMIT, dijo que en muchos casos sin oxígeno, muchas cosas funcionan bien y cuando se usa oxígeno, deja de funcionar. Las eficiencias aún son bajas, pero los científicos tienen estrategias para mejorar esto en un futuro cercano y la posibilidad de fabricar paneles solares más eficientes.
Es una demostración temprana, y se necesita mucho desarrollo para fabricar células solares comerciales, pero esto nos muestra que es posible, dijo Schmidt.
A pesar de esto, la autora principal, Elham Gholizadeh, también de UNSW Sydney, es optimista sobre el potencial del trabajo para tener un impacto positivo rápido en el campo de la investigación.
“Violanthrone no tiene el rendimiento cuántico perfecto de fotoluminiscencia, por lo que el siguiente paso será buscar una molécula aún mejor”, dijo citada por el Daily Mail.
Los hallazgos han sido publicados en la revista Nature Photonics.
