Los cristales ferroeléctricos pueden aumentar el efecto fotovoltaico hasta 1000 veces si se disponen periódicamente en una red con tres materiales diferentes. El descubrimiento de la Universidad Martin Luther Halle-Wittenberg (MLU) podría aumentar drásticamente la eficiencia de las células solares.
¿De dónde viene este descubrimiento?
Actualmente, los investigadores están explorando el uso de materiales alternativos a las células solares basadas en silicio, ya que tienen una eficiencia limitada. Uno de esos materiales es el titanato de bario, un óxido mixto de bario y titanio, que tiene propiedades ferroeléctricas. "Esto significa que tiene cargas positivas y negativas espacialmente separadas", explica el Dr. akash bhatnagar, físico del Centro SiLi-nano para la Competencia en Innovación de MLU. "Esto crea una estructura asimétrica que puede generar electricidad a partir de la luz. A diferencia del silicio, los cristales ferroeléctricos no necesitan un cruce pn para crear el efecto fotovoltaico. Esto facilitará la producción de paneles solares".
¿Está el quid de la noticia aquí? Incluso podría tener la tentación de resumir todo el artículo con "el titanato de bario es la opción más atractiva para el futuro de las células solares". Pero hay más El titanato de bario puro no absorbe mucha luz solar y, por lo tanto, genera una fotocorriente relativamente baja. Aquí es donde entra en juego la investigación de Martín Lutero recién publicada en la revista "Science Advances" (te lo enlazo aqui): demuestra que la combinación de capas extremadamente finas de diferentes materiales aumenta significativamente el rendimiento de la energía solar. Los investigadores crearon capas cristalinas alternas de titanato de bario, titanato de estroncio y titanato de calcio.
Para obtener un resultado óptimo, es necesario combinar un material ferroeléctrico con uno paraeléctrico. El material paraeléctrico, aunque normalmente no tenga cargas separadas, puede convertirse en ferroeléctrico en algunas circunstancias, como a temperaturas muy bajas o con pequeños cambios en su composición química.
akash bhatnagar
¿Paneles solares hasta 1000 veces más potentes?
El nuevo material fue sometido a mediciones fotoeléctricas con irradiación de luz láser, y el resultado fue sorprendente: el flujo de corriente fue hasta 1.000 veces mayor que el titanato de bario puro de similar espesor, a pesar de que se redujo el porcentaje de titanato de bario como principal componente fotoeléctrico. en casi dos tercios.
Las capas de esta "red" así obtenida interactúan entre sí de manera que aumentan considerablemente la capacidad de conducción de los electrones, es decir, su capacidad de moverse con facilidad. Este efecto se logró gracias a la excitación de fotones de luz. Los resultados de las mediciones también demostraron que este efecto es muy estable en el tiempo, habiendo mantenido su constancia durante un período de seis meses.
¿E ora?
Es necesario realizar más investigaciones para comprender exactamente qué causa el efecto fotoeléctrico excepcional observado en la estructura en capas. Sin embargo, el Dr. Bhatnagar está convencido de que el potencial demostrado por este nuevo concepto podría utilizarse para revolucionar los próximos paneles solares: esta estructura en capas muestra una eficiencia superior en todos los rangos de temperatura en comparación con los ferroeléctricos puros. Además, los cristales utilizados son significativamente más duraderos y no requieren un embalaje especial.
De confirmarse, la extraordinaria capacidad de transformar la energía solar en electricidad de las nuevas células solares basadas en este nuevo sistema supondría una auténtica revolución en el mundo de la PVy energías renovables en general. ¡Cruzamos todo lo que se puede cruzar!
