Los investigadores de la Universidad de Columbia han desarrollado una forma de aprovechar más la energía de la fisión singlete para aumentar la eficiencia de las células solares, proporcionando una herramienta para ayudar a impulsar el desarrollo de dispositivos de próxima generación.
En un estudio publicado este mes en Química de la naturaleza , el equipo detalla el diseño de moléculas orgánicas que son capaces de generar dos excitones por fotón de luz, un proceso llamado fisión singlete. Los excitones se producen rápidamente y pueden vivir mucho más tiempo que los generados por sus contrapartes inorgánicas, lo que conducea una amplificación de la electricidad generada por fotón que es absorbida por una célula solar.
"Hemos desarrollado una nueva regla de diseño para materiales de fisión singlete", dijo Luis Campos, profesor asociado de química y uno de los tres investigadores principales en el estudio. "Esto nos ha llevado a desarrollar el singlete intramolecular más eficiente y tecnológicamente útilmateriales de fisión hasta la fecha. Estas mejoras abrirán la puerta a células solares más eficientes ".
Todos los paneles solares modernos funcionan por el mismo proceso: un fotón de luz genera un excitón, explicó Campos. El excitón se puede convertir en corriente eléctrica. Sin embargo, hay algunas moléculas que se pueden implementar en las células solares que tienencapacidad de generar dos excitones a partir de un solo fotón, un proceso llamado fisión singlete. Estas células solares forman la base de los dispositivos de próxima generación, que todavía están en la infancia. Sin embargo, uno de los mayores desafíos de trabajar con tales moléculas es quelos dos excitones "viven" por períodos muy cortos de tiempo decenas de nanosegundos, lo que hace que sea difícil cosecharlos como una forma de electricidad.
En el estudio actual, financiado en parte por la Oficina de Investigación Naval, Campos y sus colegas diseñaron moléculas orgánicas que pueden generar rápidamente dos excitones que viven mucho más tiempo que los sistemas de vanguardia. Es un avance que puedeCampos explicó que no solo se puede usar en la producción de energía solar de próxima generación, sino también en procesos fotocatalíticos en química, sensores e imágenes, ya que estos excitones se pueden usar para iniciar reacciones químicas, que luego pueden ser utilizadas por la industria para fabricar drogas,plásticos y muchos otros tipos de productos químicos de consumo.
"Nuestro grupo y otros han demostrado la fisión intramolecular del singlete, pero los excitones resultantes se generaron muy lentamente o no durarían mucho", dijo Campos. "Este trabajo es el primero en mostrar que la fisión del singlete puedegenera rápidamente dos excitones que pueden vivir durante mucho tiempo. Esto abre la puerta para estudiar fundamentalmente cómo se comportan estos excitones cuando se sientan en moléculas individuales, y también para comprender cómo se pueden poner en funcionamiento de manera eficiente en dispositivos que se benefician de la luz.señales amplificadas "
La estrategia de diseño del equipo también debería ser útil en áreas separadas de estudio científico y tener muchas otras aplicaciones aún inimaginables, agregó.
Los coautores del estudio de Campos son: Samuel Sanders y Andrew Pun, de la Universidad de Columbia; Matthew Y. Sfeir, de la Universidad de la Ciudad de Nueva York; y Amir Asadpoordarvish, de la Universidad de Nueva Gales del Sur.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Columbia . Original escrito por Jessica Guenzel. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :