Científicos del MIT han sensibilizado las células solares de silicio existentes mediante el método de fisión de excitones singlete. Esto puede aumentar la eficiencia de las células solares del 18 % hasta un 35 %, duplicando así la producción de energía y reduciendo los costos de la tecnología solar.
Se está volviendo imperativo reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y desarrollar tecnologías para un futuro sostenible. La energía solar es una fuente de energía renovable que convierte la luz del sol en energía eléctrica. Las células solares suelen estar hechas de silicio, que utiliza el proceso fotovoltaico para transformar la luz solar en electricidad. También se están diseñando células en tándem, que generalmente incluyen células de perovskita, donde cada sección de la célula solar puede aprovechar la energía del sol de su variado espectro y, por lo tanto, tener una mayor eficiencia. Las células solares disponibles actualmente tienen una eficiencia limitada, de tan solo entre el 15 y el 22 por ciento.
Un estudio publicado el 3 de julio en Nature ha demostrado cómo la eficiencia de las células solares de silicio podría incrementarse hasta un 35 % mediante la aplicación de un efecto denominado fisión de excitones singlete. En este efecto, una sola partícula de luz (fotón) puede generar dos pares electrón-hueco en lugar de uno solo. La fisión de excitones singlete se observa en numerosos materiales desde su descubrimiento en la década de 1970. El presente estudio tuvo como objetivo trasladar este efecto, por primera vez, a una célula solar viable.
Investigadores transfirieron el efecto de fisión de excitones individuales del tetraceno —un material conocido por exhibirlo— al silicio cristalino. El tetraceno es un semiconductor orgánico de hidrocarburos . La transferencia se logró colocando una fina capa adicional de oxinitruro de hafnio (8 angstroms) entre la capa de tetraceno excitónico y la célula solar de silicio , y acoplándolas.
Esta diminuta capa de oxinitruro de hafnio actuó como puente, posibilitando la generación de fotones de alta energía en la capa de tetraceno. Esto, a su vez, desencadenó la liberación de dos electrones en la celda de silicio, en lugar de uno solo. Esta sensibilización de la celda solar de silicio redujo las pérdidas por termalización y mejoró su sensibilidad a la luz. La producción de energía de las celdas solares se duplicó, ya que se generó mayor energía a partir de las partes verde y azul del espectro. Esto puede aumentar la eficiencia de las celdas solares hasta un 35 %. Esta tecnología se diferencia de las celdas solares en tándem, ya que simplemente añade más corriente al silicio sin necesidad de celdas 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.
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{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 del silicio mediante fisión de excitones singlete en tetraceno. Nature. 571. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1339-4
