Los electrones calientes podrían pasar a través de una célula solar ultradelgada sin enfriarse, con el potencial de duplicar la eficiencia de las células solares. Crédito de la imagen:Michael Naughton.
Los científicos han verificado experimentalmente una teoría que sugiere que los electrones calientes podrían duplicar la producción de las células solares. Los investigadores, de Boston College, han construido células solares que utilizan con éxito electrones calientes para aumentar la salida de energía de las células. Aunque el aumento de potencia es pequeño, el concepto podría conducir a células solares que rompan los límites de eficiencia convencionales.
Michael Naughton, profesor de física en Boston College, y otros han diseñado una célula solar ultradelgada (15 nanómetros de espesor), que los electrones calientes pueden atravesar rápidamente antes de enfriarse. En convencional, células solares más gruesas, sólo los electrones "más fríos" de menor energía que tienen longitudes de onda más largas pueden atravesarlos.
Cuando una célula solar convencional absorbe un fotón de alta energía, produce un electrón caliente que pierde rápidamente gran parte de su energía en forma de calor antes de que pueda pasar a través de la célula y utilizarse para generar electricidad. Aunque las células solares pueden diseñarse para absorber fotones de alta energía y utilizar electrones calientes, tampoco pueden absorber fotones de baja energía. El nuevo diseño de células solares, sin embargo, puede absorber ambos.
Teóricamente Las células solares que pueden absorber electrones fríos y calientes podrían casi duplicar su eficiencia energética. Las células solares convencionales pueden convertir como máximo alrededor del 35% de la energía solar en electricidad, y el resto se desperdicia en forma de calor. Al absorber los electrones calientes, las células solares podrían alcanzar eficiencias de hasta el 67%, según un artículo de Technology Review del MIT. Al duplicar la eficiencia, el costo de la energía solar podría reducirse a la mitad.
Todavía existen desafíos con las nuevas células solares ultradelgadas, sin embargo. Porque son tan delgados la mayor parte de la luz pasa a través de ellos, por lo que solo convierten alrededor del 3% de la luz entrante en electricidad. Pero investigaciones anteriores han demostrado que agregar nanocables a las células solares podría permitirles absorber más luz sin dejar de mantener una distancia de viaje corta para los electrones. Además, los científicos están investigando la incorporación de puntos cuánticos en los nanocables para aumentar la cantidad de electrones recolectados de la luz absorbida.
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