No es ningún secreto que los populares paneles solares de silicio tienen limitaciones en cuanto a la eficiencia con la que convierten la luz en electricidad. Esto se debe a que cada fotón elimina sólo un electrón, aunque la energía de una partícula ligera puede ser suficiente para eliminar dos electrones. En un nuevo estudio, los científicos del MIT demuestran que esta limitación fundamental se puede superar, allanando el camino para la creación de células solares de silicio con una eficiencia significativamente mayor.
La capacidad de un fotón para eliminar dos electrones quedó teóricamente justificada hace unos 50 años. Pero los primeros experimentos exitosos se reprodujeron hace sólo 6 años. Luego, se utilizó como experimento una célula solar hecha de materiales orgánicos. Sería tentador pasar al silicio, más eficiente y abundante, algo que los científicos recién ahora han logrado lograr gracias a una enorme cantidad de trabajo.
Durante el último logró crear una célula solar de silicio, cuyo límite teórico de eficiencia se incrementó del 29,1% al 35%, y éste no es el límite. Desafortunadamente, para ello la célula solar tuvo que estar compuesta de tres materiales diferentes, por lo que en este caso es imposible arreglárselas con silicio monolítico. Una vez ensamblada, la célula solar es un sándwich hecho de material orgánico. en forma de película superficial, la película más delgada (de varios átomos) de oxinitruro de hafnio y, de hecho, una oblea de silicio.
La capa de tetraceno absorbe el fotón de alta energía y convierte su energía en dos excitaciones perdidas en la capa. Estas son las llamadas cuasipartículas . El proceso de separación se conoce como fisión de excitones singlete. En una aproximación aproximada, los excitones se comportan como electrones y estas excitaciones pueden usarse para generar corriente eléctrica. La pregunta es ¿cómo transferir estas excitaciones al silicio y más allá?
Una fina capa de oxinitruro de hafnio se convirtió en una especie de puente entre la película superficial de tetraceno y el silicio. Los procesos en esta capa y los efectos superficiales del silicio convierten los excitones en electrones y luego todo continúa como de costumbre. El experimento pudo demostrar que esto aumenta la eficiencia de la célula solar en los espectros azul y verde. Según los científicos, este no es el límite para aumentar la eficiencia de una célula solar de silicio. Pero incluso la tecnología presentada tardará años en comercializarse.
Fuente: 3dnews.ru