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UCR desarrolla un nuevo revestimiento de paneles solares para mejorar la eficiencia

UCR desarrolla un nuevo revestimiento de paneles solares para mejorar la eficiencia

Aunque el sol emite más del 50 por ciento de su luz como luz "infrarroja cercana", las células solares solo pueden absorber la luz visible, lo que significa que los paneles solares solo alcanzan un 20 por ciento de eficiencia. Sin embargo, un equipo de químicos de la Universidad de California en Riverside ha encontrado una manera de aumentar la eficiencia del panel solar combinando nanocristales semiconductores inorgánicos con moléculas orgánicas, con lo que se logran "convertir hacia arriba" los fotones en las regiones visible e infrarroja cercana del espectro solar. El pensamiento detrás de la investigación es que la energía solar podría ser incluso más barata si se puede reducir la cantidad de terreno necesario para instalar paneles solares, así como los costos laborales involucrados en la construcción.

"La región infrarroja del espectro solar atraviesa los materiales fotovoltaicos que componen las células solares de hoy", dijo el profesor de química Christopher Bardeen, quien dirigió el proyecto en colaboración con el profesor asistente de química Ming Lee Tang. “Esto es energía perdida, no importa qué tan buena sea su celda solar. El material híbrido que hemos creado primero captura dos fotones infrarrojos que normalmente pasarían a través de una celda solar sin convertirse en electricidad, luego suma sus energías para formar un fotón de mayor energía. Este fotón convertido es fácilmente absorbido por las células fotovoltaicas, generando electricidad a partir de la luz que normalmente se desperdiciaría "

Paneles solares con arcoiris [Fuente de imagen: Steve Jurvetson, Flickr]

El profesor Bardeen agregó que los materiales esencialmente "remodelan el espectro solar" para que coincida más con los materiales fotovoltaicos utilizados en las células solares. La utilización de la porción infrarroja del espectro solar podría aumentar la eficiencia de la energía solar fotovoltaica en un 30 por ciento o más. Bardeen y Tang utilizaron nanocristales semiconductores de seleniuro de cadmio y seleniuro de plomo y compuestos orgánicos de difenilantraceno y rubreno. Los dos científicos descubrieron que los nanocristales de seleniuro de cadmio podían convertir las longitudes de onda visibles en fotones ultravioleta, mientras que los nanocristales de seleniuro de plomo podían convertir los fotones del infrarrojo cercano en fotones visibles.

El material híbrido resultante se sometió a luz infrarroja de 980 nanómetros que luego generó luz fluorescente de 550 nanómetros naranja / amarilla convertida hacia arriba, casi duplicando la energía de los fotones entrantes. El recubrimiento de los nanocristales de seleniuro de cadmio con ligandos orgánicos permitió a Bardeen y Tang impulsar el proceso hasta en tres órdenes de magnitud, lo que permitió una ruta hacia mayores eficiencias.

Según Bardeen, la luz de 550 nanómetros puede ser absorbida por cualquier material de célula solar, siendo la clave el material compuesto híbrido.

"Los compuestos orgánicos no se pueden absorber en el infrarrojo, pero son buenos para combinar dos fotones de menor energía con un fotón de mayor energía", dijo. “Al usar un material híbrido, el componente inorgánico absorbe dos fotones y pasa su energía al componente orgánico para su combinación. Los compuestos orgánicos luego producen un fotón de alta energía. En pocas palabras, los inorgánicos del material compuesto absorben la luz; los orgánicos se apagan ".

El proyecto también se presta a otras aplicaciones potenciales, incluidas imágenes biológicas, almacenamiento de datos y diodos emisores de luz orgánicos. Bardeen afirma que la capacidad de mover la luz de una longitud de onda a otra región más útil puede afectar cualquier tecnología que involucre fotones como entradas o salidas.

El estudio ha sido publicado en Nano letras y fue financiado con subvenciones de la National Science Foundation y el Ejército de EE. UU.

Ver el vídeo: CÓMO GENERAR TU PROPIA ELECTRICIDAD SOLAR ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA (Octubre 2020).