Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Florida es pionero en formas innovadoras para que las células solares absorban y utilicen la luz infrarroja, una parte del espectro solar que normalmente no está disponible para la tecnología de células solares.

Su trabajo se publica en dos nuevos estudios publicados en la revista Importar y el Revista de letras de química física .

"Estamos trabajando en un proceso para optimizar la eficiencia de las células solares, ", dijo la profesora asistente de química y bioquímica Lea Nienhaus." El impulso principal es optimizar este proceso para aplicaciones solares ".

Nienhaus y la investigadora postdoctoral Sarah Wieghold crearon un nuevo enfoque para las células solares para facilitar un proceso llamado conversión ascendente de fotones. En la conversión ascendente de fotones, dos fotones de baja energía se convierten en un fotón de alta energía que emite luz visible.

Típicamente, Estos dispositivos han utilizado moléculas orgánicas metálicas o nanocristales semiconductores para sensibilizar la conversión ascendente de fotones, pero Nienhaus y Wieghold utilizaron una fina película de perovskitas de haluro de plomo, un material de células solares prometedor. La perovskita se acopla con un hidrocarburo llamado rubreno, que emite la luz convertida.

La idea detrás de este proceso es crear células solares más eficientes que puedan detectar y utilizar luz infrarroja. Las longitudes de onda en el espectro infrarrojo no tienen suficiente energía necesaria para excitar los electrones en una celda solar típica y, por lo tanto, no son una fuente viable de energía.

"Eso significa que hay una gran cantidad del espectro solar que no puede ser absorbido por una célula solar, ", Dijo Nienhaus." Queremos convertir la luz infrarroja en una longitud de onda que pueda ser vista y utilizada por una célula solar ".

Para mejorar la eficiencia del dispositivo, los investigadores necesitaban crear una película de perovskita que tuviera el grosor adecuado. Probaron películas que tenían 20, 30, 100 y 380 nanómetros de espesor. Cuando el espesor estaba por encima de los 30 nanómetros, el proceso de conversión ascendente se volvió eficiente en condiciones solares.

"Para optimizar el rendimiento del dispositivo, cambiamos el grosor de nuestro absorbente:la película de perovskita de haluro de plomo, " ella dijo.

Mientras Nienhaus y Wieghold realizaban las pruebas, también descubrieron que los dispositivos se comportaban de manera inusual.

Aunque el dispositivo estaba convirtiendo la luz infrarroja en luz visible, la perovskita también estaba reabsorbiendo parte de la luz visible creada en el proceso de conversión ascendente.

"Hay una compensación al usar la película de perovskita, ", Dijo Wieghold." Más luz visible creada en rubrene no significa que salga más luz del dispositivo, lo cual es contrario a la intuición ".

Como resultado, Se requiere una ingeniería de dispositivos más detallada para optimizar la proporción de luz infrarroja en, frente a la luz visible que sale del dispositivo, dijeron los investigadores.