Un nuevo microscopio ultrarrápido ha revelado las rutas que siguen los electrones en las células solares, arrojando luz sobre cómo mejorar su eficiencia.
El microscopio, desarrollado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley, puede rastrear el movimiento de los electrones en tiempo real, con una resolución de apenas unos pocos femtosegundos (cuatrillones de segundo). Esto permitió a los investigadores ver cómo se mueven los electrones a través de las diferentes capas de una célula solar y cómo se ven afectados por defectos e impurezas.
Los hallazgos podrían ayudar a mejorar la eficiencia de las células solares, que actualmente están limitadas por el hecho de que muchos de los electrones generados por la luz solar se pierden antes de que puedan convertirse en electricidad. Al comprender cómo se mueven los electrones a través de las células solares, los investigadores pueden diseñar nuevos materiales y estructuras que permitan recolectar más electrones.
"Este es un gran avance en nuestra comprensión de cómo funcionan las células solares", afirmó el autor principal del estudio, el Dr. Jeffrey Bokor. "Al poder rastrear el movimiento de los electrones en tiempo real, ahora podemos ver cómo se ven afectados por los diferentes materiales y estructuras utilizados en las células solares. Este conocimiento nos permitirá diseñar células solares más eficientes que puedan convertir más luz solar en electricidad."
La investigación fue publicada en la revista Nature Photonics.
El microscopio ultrarrápido utiliza una técnica llamada espectroscopia de fotoemisión resuelta en el tiempo para rastrear el movimiento de los electrones. En esta técnica, se utiliza un pulso de luz para excitar electrones en la célula solar y luego se utiliza un segundo pulso de luz para sondear la energía y el impulso de los electrones excitados. Midiendo la diferencia de tiempo entre los dos pulsos, los investigadores pueden determinar la velocidad de los electrones.
El microscopio también se puede utilizar para mapear la distribución espacial de los electrones. Esto se hace escaneando el rayo láser a través de la célula solar y midiendo la señal de fotoemisión en cada punto. La imagen resultante muestra la ubicación de los electrones en la célula solar, lo que puede ayudar a identificar defectos e impurezas que pueden afectar la eficiencia de la célula.
El microscopio ultrarrápido es una poderosa herramienta que ayudará a los investigadores a mejorar la eficiencia de las células solares. Al comprender cómo se mueven los electrones a través de las células solares, los investigadores pueden diseñar nuevos materiales y estructuras que permitirán recolectar más electrones y convertirlos en electricidad. Esto hará que las células solares sean más asequibles y eficientes y ayudará a acelerar la transición hacia un futuro de energía limpia.
