Las nuevas células solares de puntos cuánticos desarrolladas en el Laboratorio Nacional de Los Alamos coinciden con la eficiencia de los dispositivos existentes basados en puntos cuánticos, pero sin plomo u otros elementos tóxicos de los que dependen la mayoría de las células solares de este tipo.
"Este enfoque de puntos cuánticos muestra una gran promesa para un nuevo tipo de células solares de bajo costo y libres de elementos tóxicos que exhiben una notable tolerancia a defectos", dijo Victor Klimov, físico especializado en nanocristales de semiconductores en Los Alamos y autor principal delinforme presentado en la portada de la revista Energía natural
Los investigadores no solo demostraron dispositivos altamente eficientes, sino que también revelaron el mecanismo subyacente a su notable tolerancia a defectos. En lugar de impedir el rendimiento fotovoltaico, los estados de defectos en los puntos cuánticos de seleniuro de indio y cobre en realidad ayudan al proceso de fotoconversión.
Los puntos cuánticos ya han encontrado muchos usos, y están llegando más. En particular, son emisores de luz muy eficientes. Son distintos de otros tipos de materiales emisores de luz, ya que su color no es fijo y puede ajustarse fácilmente ajustandoel tamaño de punto cuántico. Esta propiedad se ha utilizado en pantallas y televisores, y pronto ayudará a hacer bombillas más eficientes y de color ajustable.
La física única de los cristales semiconductores de tamaño nanométrico preparados por síntesis coloidal ha fascinado a los científicos durante décadas. Debido a sus tamaños extremadamente pequeños, de unos pocos nanómetros de ancho, las propiedades de los nanocristales se pueden manipular al nivel mecánico-cuántico más fundamental.Por lo tanto, se llaman "puntos cuánticos".
Las propiedades ajustables por tamaño de los puntos cuánticos también pueden ayudar a capturar eficientemente la luz solar, lo cual es de gran utilidad en la conversión de energía solar. Las eficiencias de las células solares de punto cuántico modernas se acercan rápidamente a las de los fotovoltaicos tradicionales de película delgada.contienen metales pesados altamente tóxicos como el plomo y el cadmio, lo que limita su utilidad práctica.
Los investigadores de Los Alamos describieron nuevas células solares de puntos cuánticos de alta eficiencia que estaban libres de elementos tóxicos. El equipo utilizó una reacción de cobre, indio y selenio, con la adición de zinc para hacer puntos cuánticos dopados con zinc.Se incorporaron puntos en los vacíos de una película de titania altamente porosa que sirvió como electrodo de recogida de carga.
Los fotones solares incidentes fueron absorbidos por los puntos cuánticos, lo que resultó en la liberación de electrones fuertemente unidos en una banda de conducción de alta movilidad. Estos electrones luego se transfirieron al electrodo de titania que finalmente produjo una fotocorriente.
"Quedamos gratamente sorprendidos por los resultados de las mediciones de nuestros dispositivos", dijo Klimov. "Debido a su composición muy compleja cuatro elementos se combinan en la misma partícula nanométrica, estos puntos son propensos a defectos. A pesar de estas imperfecciones, mostraron un rendimiento casi perfecto en nuestras células solares: por cada 100 fotones absorbidos detectamos 85 electrones fotogenerados, lo que implica que la eficiencia de conversión de fotón a electrón fue del 85 por ciento ".
Las altas eficiencias de fotoconversión combinadas con la notable tolerancia a defectos y la composición libre de elementos tóxicos hacen que estos puntos cuánticos sean materiales muy prometedores para implementar células solares económicas, fácilmente escalables y potencialmente desechables.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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