Los científicos han descubierto que un grupo muy prometedor de materiales conocidos como perovskitas de haluro de plomo híbrido puede reciclar la luz, un hallazgo que creen que podría conducir a grandes ganancias en la eficiencia de las células solares.
Las perovskitas de haluro de plomo híbrido son un grupo particular de materiales sintéticos que han sido objeto de una intensa investigación científica, ya que parecen prometer una revolución en el campo de la energía solar. Además de ser baratas y fáciles de producir, las células solares de perovskitaEn unos pocos años, se han vuelto casi tan eficientes energéticamente como el silicio, el material utilizado actualmente en la mayoría de los paneles solares domésticos.
Al mostrar que también pueden optimizarse para reciclar la luz, el nuevo estudio sugiere que esto podría ser solo el comienzo. Las células solares funcionan absorbiendo fotones del sol para crear cargas eléctricas, pero el proceso también funciona a la inversa, porque cuandoLas cargas eléctricas se recombinan y pueden crear un fotón. La investigación muestra que las células de perovskita tienen la capacidad adicional de reabsorber estos fotones regenerados, un proceso conocido como "reciclaje de fotones". Esto crea un efecto de concentración dentro de la célula, como siSe ha utilizado una lente para enfocar mucha luz en un solo punto.
Según los investigadores, esta capacidad de reciclar fotones podría explotarse con relativa facilidad para crear células capaces de superar los límites de la eficiencia energética en los paneles solares.
El estudio se basa en una colaboración establecida, centrándose en el uso de estos materiales no solo en las células solares sino también en los diodos emisores de luz, y se llevó a cabo en el grupo de Richard Friend, Profesor de Física Cavendish y miembro de St John'sColegio en la Universidad de Cambridge. La investigación se llevó a cabo en colaboración con el equipo de Henry Snaith en la Universidad de Oxford y Bruno Ehrler en el Instituto FOM, AMOLF, Amsterdam.
Felix Deschler, quien es uno de los autores correspondientes del estudio y trabaja con un equipo que estudia perovskitas en el Laboratorio Cavendish, dijo: "Es una demostración masiva de la calidad de este material y abre la puerta a maximizar la eficiencia de la energía solarcélulas. Los métodos de fabricación que serían necesarios para explotar este fenómeno no son complicados, y eso debería aumentar la eficiencia de esta tecnología significativamente más allá de lo que hemos podido lograr hasta ahora ".
Las células solares basadas en perovskita se probaron por primera vez en 2012 y tuvieron tanto éxito que en 2013 ciencia La revista los calificó como uno de los avances del año.
Desde entonces, los investigadores han progresado rápidamente en la mejora de la eficiencia con la que estas células convierten la luz en energía eléctrica. Experimentos recientes han producido eficiencias de conversión de energía de alrededor del 20%, una cifra ya comparable con las células de silicio.
Al mostrar que las células basadas en perovskita también pueden reciclar fotones, la nueva investigación sugiere que podrían alcanzar eficiencias mucho más allá de esto.
El estudio, que se informa en ciencia , implicaba apuntar un láser a una parte de una muestra de perovskita de yoduro de plomo de 500 nanómetros de espesor. Las perovskitas emiten luz cuando entran en contacto con ella, por lo que el equipo pudo medir la actividad de los fotones dentro de la muestra basándose en elluz emitida
Cerca de donde la luz láser había brillado sobre la película, los investigadores detectaron una emisión de luz infrarroja cercana. Sin embargo, esta emisión también se detectó más lejos del punto donde el láser golpeó la muestra, junto con un segundoemisión compuesta de fotones de baja energía.
"El componente de baja energía permite que las cargas se transporten a larga distancia, pero el componente de alta energía no podría existir a menos que se reciclaran los fotones", dijo Luis Miguel Pazos Outón, coautor del estudio ".El reciclaje es una cualidad que los materiales como el silicio simplemente no tienen. Este efecto concentra muchas cargas dentro de un volumen muy pequeño. Estas son producidas por una combinación de fotones entrantes y los que se fabrican dentro del propio material, y eso es lo que mejora sueficiencia energética."
Como parte del estudio, Pazos Outón también fabricó la primera demostración de una célula solar de contacto posterior basada en perovskita. Esta célula individual demostró ser capaz de transportar una corriente eléctrica a más de 50 micrómetros del punto de contacto con el láser;distancia mucho mayor de lo que los investigadores habían predicho, y un resultado directo de múltiples eventos de reciclaje de fotones que tienen lugar dentro de la muestra.
Los investigadores ahora creen que las células solares de perovskita pueden alcanzar eficiencias considerablemente más altas que las que tienen hasta la fecha ". El hecho de que pudimos mostrar que el reciclaje de fotones está ocurriendo en nuestra propia célula, que no había sido optimizado para producir energía, es extremadamente prometedor ", dijo Richard Friend, un autor correspondiente." Si podemos aprovechar esto, esto conduciría a enormes ganancias en términos de eficiencia energética ".
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Materiales proporcionados por St John's College, Universidad de Cambridge . La historia original tiene licencia bajo a Licencia Creative Commons . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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