Hay algunas cosas que pensamos que nunca cambiarán. 1 más 1 es igual a 2. El sol sale por el este. Un fotón sólo puede crear un electrón en una célula solar de silicio. La máxima eficiencia teórica de una célula solar es del 29,1%. Y entonces un día nos despertamos y nos damos cuenta de que todo ha cambiado y tenemos que volver a aprender todo lo que creíamos que sabíamos.
Un equipo de investigadores del MIT y Princeton ha demostrado una manera de conseguir que cada fotón que golpee el silicio de lugar a dos electrones en lugar de uno, abriendo la puerta a un nuevo tipo de célula solar con una eficiencia mayor de lo que nunca se había pensado posible.
Esto no significa que la eficiencia global sea el doble, pero podría aumentar la eficiencia de las futuras células solares hasta un 35%. Esto es casi el doble de lo que muchas células solares convencionales son capaces hoy en día.
El resultado de la investigación del estudiante de postgrado Markus Einzinger, el profesor de química Moungi Bawendi, el profesor de ingeniería eléctrica e informática Marc Baldo, y otros ocho científicos del MIT y Princeton fue publicado recientemente en la revista Nature. Según el Science Daily, el concepto básico detrás de esta nueva tecnología ha sido conocido durante décadas, pero su traducción en una célula solar de silicio completa y operativa requirió años de duro trabajo, comenta Baldo.
El secreto de la eficiencia mejorada es una clase de materiales conocidos como excitones en los que «paquetes de energía se propagan como los electrones de un circuito«, según Baldo. Estos paquetes tienen propiedades muy diferentes a las de los electrones. «Puedes usarlos para cambiar la energía, puedes cortarlos por la mitad, puedes combinarlos.«
El primer material absorbe un fotón, formando un excitón que rápidamente sufre fisión en dos estados excitados, cada uno con la mitad de la energía del estado original. Pero lo difícil es hacer que funcione con silicio, un material que no es excitónico. Nunca antes se había logrado un acoplamiento de este tipo.
«Todavía tenemos que optimizar las células de silicio para este proceso«, añade Baldo. Por un lado, con el nuevo sistema esas células pueden ser más delgadas que las versiones actuales. También hay que trabajar en la estabilización de los materiales para que sean duraderos. En general, las aplicaciones comerciales están probablemente todavía a unos años de distancia, dice el equipo.
Otros enfoques para mejorar la eficiencia de las células solares tienden a implicar la adición de otro tipo de célula, como una capa de perovskita, sobre el silicio. Baldo dice que «están construyendo una celda sobre otra. Fundamentalmente, estamos haciendo una célula – estamos turbocargando la célula de silicio. Estamos añadiendo más corriente al silicio, en lugar de hacer dos células«.
+ Información: news.mit.edu
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