Los investigadores han diseñado un embudo de recolección de luz que absorbe la luz solar desde cualquier dirección y la concentra en áreas más pequeñas. como las células solares de alto rendimiento. Al apilar varios embudos, cada uno sintonizado con una longitud de onda de luz diferente, los investigadores esperan que sea posible convertir todo el espectro solar en electricidad con alta eficiencia.

Los científicos, dirigido por Peter Jomo Walla en la Universidad de Braunschweig en Alemania, han publicado un artículo sobre los embudos de captación de luz en un número reciente de Comunicaciones de la naturaleza .

Aunque existen otros concentradores solares que recogen la energía del sol de grandes áreas y la dirigen a áreas más pequeñas, estos dispositivos enfrentan ciertas limitaciones. Por ejemplo, no funcionan bien a la sombra, en lugar de requerir irradiación solar directa, y como resultado, suelen depender de sistemas activos de seguimiento solar.

La naturaleza ha demostrado sin embargo, que no es imposible diseñar un colector solar que supere estas limitaciones. En organismos vivos que utilizan la fotosíntesis, cientos de pigmentos orientados al azar absorben fotones incluso de luz indirecta, y canalizar la energía hacia un centro de reacción fotosintético. Cada paso de este proceso se produce con una eficiencia de casi el 100%.

En el nuevo estudio, los investigadores modelaron los nuevos embudos de captación de luz según el diseño de la naturaleza. Los dispositivos consisten en una gran cantidad de pigmentos "donantes" orientados aleatoriamente que pueden absorber la luz desde casi todos los ángulos de incidencia. y canalizarlo hacia un número menor de moléculas "aceptoras" que están todas orientadas en una sola dirección para dirigir la luz hacia un dispositivo de fotoconversión. Este concepto puede reducir las pérdidas intrínsecas de los concentradores solares anteriores por debajo del 10%.

"Al minimizar los mecanismos de pérdida intrínseca de los concentradores de luz anteriores, Creo que hemos encontrado un concepto y una realización asequible que puede ayudar a llevar a un uso más generalizado de valiosos fotovoltaicos de alto rendimiento. "Walla dijo Phys.org .

En pruebas, los investigadores demostraron que el nuevo concentrador solar absorbe aproximadamente el 99% de la luz incidente, con pérdidas mínimas por reabsorción y reflexión. El dispositivo también tiene una eficiencia cuántica de redirección de luz del 80%, que según los investigadores es el parámetro más importante, ya que depende de la longitud de onda particular de los fotones.

En el futuro, los investigadores esperan que estos dispositivos se puedan apilar uno encima del otro, cada dispositivo contiene diferentes pigmentos correspondientes a diferentes rangos espectrales de luz solar. Como los materiales del dispositivo son asequibles, una estructura apilada podría conducir a un bajo costo, método eficiente de recolectar la energía del sol de todo el espectro solar.

"Los pigmentos utilizados en nuestro estudio de prueba de principio actualmente cubren solo el rango espectral azul y no son lo suficientemente estables para una exposición prolongada a la luz solar, "Dijo Walla." Sin embargo, Nuestro concepto permite filtrar una multitud de pigmentos estables adicionales de diferentes colores por su capacidad para actuar como recolectores de luz o redirectores de luz. Estamos muy entusiasmados por encontrar más pigmentos adecuados y arquitecturas apiladas para cubrir finalmente todo el espectro solar con alta eficiencia ".

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