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Célula solar de fisión singlete: una forma eficiente de convertir la luz solar en electricidad

TECNOLOGÍA DE INGENIERÍACélula solar de fisión singlete: una forma eficiente de convertir la luz solar en electricidad

Los científicos del MIT han sensibilizado las células solares de silicio existentes mediante el método de fisión de excitón singlete. Esto puede aumentar la eficiencia de las células solares desde un 18 por ciento hasta un 35 por ciento, duplicando así la producción de energía y reduciendo así los costos de la tecnología solar.

Se está volviendo imperativo reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y desarrollar tecnologías para un futuro sostenible. Energía solar es una fuente renovable de energía donde la luz del sol se convierte en energía eléctrica. Células solares están hechos más comúnmente de silicio que utiliza un proceso fotovoltaico para transformar la luz solar en electricidad. También se están diseñando celdas en tándem que generalmente incluyen celdas de perovskitas donde cada sección de las celdas solares puede aprovechar la energía del sol de su variado espectro y, por lo tanto, tener una mayor eficiencia. Las células solares disponibles en la actualidad están limitadas por su eficiencia, que es solo del 15 al 22 por ciento.

Un estudio publicado el 3 de julio en Naturaleza ha demostrado cómo el silicio solar La eficiencia celular podría elevarse hasta un 35 por ciento aplicando un efecto llamado fisión de excitón singlete. En este efecto, una sola partícula de luz (fotón) puede generar dos pares de agujeros de electrones en lugar de uno solo. La fisión de un solo excitón se observa en muchos materiales desde su descubrimiento en la década de 1970. El estudio actual tuvo como objetivo traducir este efecto por primera vez en una célula solar viable.

Los investigadores transfirieron el efecto de fisión de un solo excitón del tetraceno, un material conocido que lo exhibe, al silicio cristalino. Este material tetraceno es un semiconductor orgánico de hidrocarburo. La transferencia se logró colocando una capa delgada adicional de oxinitruro de hafnio (8 angstrom) entre la capa de tetraceno excitónico y la celda solar de silicio y acoplándolas.

Esta pequeña capa de oxinitruro de hafnio actuó como un puente e hizo posible la generación de fotones de alta energía en la capa de tetraceno que luego desencadenó la liberación de dos electrones en la celda de silicio en lugar de la habitual. Esta sensibilización de la célula solar de silicio redujo las pérdidas de termalización y permitió una mejor sensibilidad a la luz. La producción de energía de las células solares se duplicó a medida que se generó más producción a partir de las partes verde y azul del espectro. Esto puede mejorar la eficiencia de las células solares hasta en un 35 por ciento. La tecnología se diferencia de las células solares en tándem en que simplemente agrega más corriente al silicio sin agregar células adicionales.

El estudio actual ha demostrado células solares de silicio de fisión singlete improvisadas que pueden exhibir una mayor eficiencia y, por lo tanto, reducir el costo general de generación de energía de la tecnología solar.

***

{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}

Fuentes)

Einzinger, M. et al. 2019. Sensibilización de silicio por fisión de excitón singlete en tetraceno. Naturaleza. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4

Equipo SCIEU
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