Los cristales ferroeléctricos pueden aumentar el efecto fotovoltaico hasta 1000 veces cuando 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 estos 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 separadas espacialmente", explica el Dr. akash bhatnagar, físico del Centro de Competencia en Innovación SiLi-nano de MLU. “Esto crea una estructura asimétrica que puede generar electricidad a partir de la luz. A diferencia del silicio, los cristales ferroeléctricos no lo necesitan. cruce pn para crear el efecto fotovoltaico. Esto facilitará la producción de paneles solares”.
¿Está todo el quid de la noticia aquí? Incluso podría verse tentado a resumir todo el artículo diciendo que “el titanato de bario es la opción más interesante 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 bajo irradiación de luz láser, y el resultado fue sorprendente: el flujo de corriente era hasta 1.000 veces mayor que el del titanato de bario puro de espesor similar, a pesar del porcentaje de titanato de bario como principal componente fotoeléctrico. reducido en casi dos tercios.
Las capas de esta "red" así obtenida interactúan entre sí de tal manera que aumentan considerablemente la capacidad de conducción de los electrones, es decir, su capacidad de moverse fácilmente. Este efecto se logró gracias a la excitación de fotones de luz. Los resultados de la medición también demostraron que este efecto es muy estable en el tiempo, habiendo mantenido su consistencia durante un período de seis meses.
¿E ora?
Se necesita más investigación para comprender exactamente qué causa el efecto fotoeléctrico único observado en la estructura en capas. Sin embargo, el Dr. Bhatnagar está convencido de que el potencial demostrado por este nuevo concepto puede utilizarse para revolucionar los futuros paneles solares: esta estructura en capas muestra un rendimiento superior en todos los rangos de temperatura en comparación con los ferroeléctricos puros. Además, los cristales utilizados son mucho más duraderos y no requieren un embalaje especial.
De confirmarse, la extraordinaria capacidad de las nuevas células solares basadas en este nuevo sistema para transformar la energía solar en electricidad supondría una auténtica revolución en el mundo de la PVy energías renovables en general. ¡Crucemos todo lo que sea transitable!
