Científicos del Instituto de Iniciativas de Investigación Abierta y Transdisciplinaria de la Universidad de Osaka descubrieron una nueva característica de las células solares hechas de compuesto de sulfuro:sulfuro de antimonio, que denominaron efecto fotovoltaico dependiente de la longitud de onda (WDPE). El equipo determinó que cambiar el color de la luz incidente de visible a ultravioleta inducía un cambio reversible en el voltaje de salida, mientras dejaba sin cambios la corriente generada. Este trabajo puede conducir a nuevos dispositivos funcionales de detección de luz y de imágenes.

Los dispositivos fotovoltaicos (PV), como las células solares y los fotodiodos, que convierten la energía de la luz en energía electrónica, son importantes como fuentes de energía renovable o como sensores de luz/imagen. El progreso reciente en los dispositivos fotovoltaicos de película delgada ha atraído mucha atención debido a su proceso de bajo costo, flexibilidad y peso ligero. Sin embargo, aunque hasta ahora se han informado varios dispositivos fotovoltaicos, no se han observado previamente respuestas reversibles y rápidas dependientes de la longitud de onda. Para distinguir entre los colores de irradiación usando un solo fotodiodo, se debe usar un filtro de cristal líquido que pueda cambiar electrónicamente el rango de color de absorción. Sin embargo, estos filtros son voluminosos; ser capaz de realizar la detección de color sin necesidad de dichos filtros sería útil para minimizar el tamaño de los dispositivos fotovoltaicos.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Osaka ha construido nuevos dispositivos fotovoltaicos hechos de sulfioduro de antimonio:compuesto de sulfuro y encontró un efecto novedoso. El voltaje generado podría cambiarse cambiando el color de la luz, en el que el ultravioleta redujo el voltaje de salida. Es decir, se podría obtener un cambio reversible en las curvas de corriente versus voltaje simplemente iluminando el dispositivo con diferentes colores de luz. "Un cambio tan dramático en el voltaje no se observa en el silicio, las perovskitas o las células solares orgánicas", explica el primer autor Ryosuke Nishikubo.

Para comprender mejor el mecanismo detrás de este efecto, los científicos realizaron fotovoltaje transitorio (TPV) y extracción de carga fotoinducida mediante el aumento lineal del voltaje (foto-CELIV). Estos experimentos ayudaron a aclarar el cambio dramático y reversible en la vida útil del portador de carga inducido por la radiación ultravioleta.

El equipo concluyó que el WDPE fue causado por estados de "trampa" metaestables en la interfaz de heterounión, generados por cargas de alta energía. Estas trampas de energía interfacial redujeron significativamente el voltaje de salida y, como resultado, la luz de ciertas energías podría distinguirse en función del voltaje. Este cambio podría verse potenciado por la presencia del vapor de un disolvente polar. "Si bien nuestro trabajo ayuda a avanzar en la ciencia básica al explicar este efecto novedoso, la investigación también tiene muchas aplicaciones potenciales, incluso como detector de vapor", dice el autor principal Akinori Saeki.

El fenómeno recién descubierto puede aplicarse a la detección de luz utilizada en todo, desde teléfonos móviles hasta automóviles, pasando por sistemas de seguridad o hortícolas. También puede ser parte de aplicaciones de imágenes en actividades médicas y científicas, como satélites espaciales y microfotografía. Además, también es potencialmente deseable como fuente de energía renovable, debido a su baja toxicidad y bajo costo de producción.

Su investigación fue publicada en Advanced Functional Materials . + Explora más

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