Crean un nuevo material cuántico que promete más de un 190 % de eficiencia de los paneles solares
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Un equipo de investigadores logró desarrollar un material cuántico con el que se podría incrementar la eficiencia de los paneles solares en un 190 %, lo que posibilitará fabricar una nueva generación de placas para afrontar las necesidades energéticas mundiales
PENSILVANIA- Este descubrimento fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Lehigh, Pensilvania en Estados Unidos, y los detalles del mismo fueron publicados en la revista Science Advances.
De acuerdo con a revista científica, los científicos lograron diseñar “una nueva generación de material cuántico derivado de la intercalación de átomos cerovalentes, como el Cu, en la brecha intrínseca de van der Waals en la interfaz de la heteroestructura bidimensional atómicamente delgada de GeSe/SnS, y se exploran sus características optoelectrónicas para aplicaciones fotovoltaicas de próxima generación”.
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En opinión de Chinedu Ekuma, quien es físico de la Universidad de Lehigh y coautor del estudio “este trabajo representa un importante salto adelante en nuestra comprensión y desarrollo de soluciones energéticas sostenibles, con enfoques innovadores que podrían redefinir la eficiencia y accesibilidad de la energía solar en un futuro cercano”.
Según la revista EurekAlert! este nuevo material cuántico es un prototipo que usa “el material como capa activa en una célula solar exhibe una absorción fotovoltaica promedio del 80%, una alta tasa de generación de portadores fotoexcitados y una eficiencia cuántica externa (EQE) de hasta un 190% sin precedentes, una medida que excede con creces el límite teórico de eficiencia de Shockley-Queisser para materiales basados en silicio y lleva el campo de los materiales cuánticos para la energía fotovoltaica a nuevas altura”. y añade que este “salto en eficiencia del material se puede atribuir en gran medida a sus distintivos “estados de banda intermedia”, niveles de energía específicos que se ubican dentro de la estructura electrónica del material de una manera que los hace ideales para la conversión de energía solar”.
EL NUEVO PROTOTIPO SUPERA EL LÍMITE TEÓRICO DE LA EFICIENCIA
El prototipo consigue una absorción fotovoltaica media del 80 % con una eficiencia cuántica externa (EQE) o capacidad de lograr convertir la luz solar en electricidad sin precedentes, de hasta el 190 %, con lo que supera ampliamente el límite teórico de eficiencia Shockley-Queisser para materiales que están basados en silicio.
Según este índice que se establecció en 1961 y que fija en un 33.7 % la capacidad conseguir convertir la energía solar en energía eléctrica. Al paso del tiempo, los paneles con silicio han ido acercándose a este límite, que actualmnte, ha sido superado por otros materiales, tales como los materiales cuánticos que están impelando la energía fotovoltaica a nuevas horizontes.
Siendo así, que este salto en cuanto a la eficiencia del material se achaca en gran parte a sus característicos “estados de banda intermedios”, mismos que son niveles de energía específicos que se ubican dentro de la estructura electrónica del material y que son ideales para que se de la conversión de la energía solar.
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Así tambiés, este nuevo material funciona básicamente bien “con altos niveles de absorción en las regiones infrarroja y visible del espectro electromagnético”, señala EurekAlert! y añade que “en las células solares típicas, “la EQE máxima es del 100%, lo que representa la generación y recolección de un electrón por cada fotón absorbido de la luz solar”, y precisa que en “algunos materiales y configuraciones avanzados desarrollados en los últimos años han demostrado la capacidad de generar y recolectar más de un electrón a partir de fotones de alta energía, lo que representa una EQE de más del 100 %”.
ESTE NUEVO MATERIAL CUÁNTICO PERMITE CAPTURAR LA ENERGÍA QUE SE PIERDE
No obstante a que estos materiales de generación de excitones múltiples (MEG) todavía no se han comercializado con amplititd, cuentan con el potencial de ser capaces de incrementar de forma considerable la eficiencia de los sistemas de energía solar. En lo que se refiere al material cuántico por Lehigh, “los estados de la banda intermedia permiten la captura de la energía de los fotones que pierden las células solares tradicionales, incluso a través de la reflexión y la producción de calor”, detalla EurekAlert!.
Ekuma, quien es un experto en física computacional de la materia condensada, fue quien desarrolló el prototipo como prueba de concepto después de que un modelo informático revelara su potencial teórico.
Para el físico de la Universidad de Lehigh, la gran eficiencia de este nuevo material cuántico es que lo convierte en un “candidato prometedor para el desarrollo de células solares de nueva generación y alta eficiencia, que desempeñarán un papel crucial a la hora de abordar las necesidades energéticas mundiales”, explicó Ekuma
Por último, Ekuma considera que si bien la integración del material cuántico de nuevo diseño con los actuales sistemas de energía solar va a ser necesario que se lleven acabo más investigaciinen, sustenta que la técnica experimental que usada para poder crear estos materiales ya es muy avanzada.
Con información de la Agencia EFE, revista Science Advances y la revista EurekAlert!.
