La eficiencia de las células solares convencionales podría aumentarse del límite actual del 30 por ciento a más del 60 por ciento, sugiere una nueva investigación sobre nanocristales semiconductores, o puntos cuánticos, dirigido por el químico Xiaoyang Zhu de la Universidad de Texas en Austin.

Zhu y sus colegas informan sus resultados en la publicación de esta semana. Ciencias .

Los científicos han descubierto un método para capturar la luz solar de mayor energía que se pierde como calor en las células solares convencionales.

La eficiencia máxima de la célula solar de silicio que se utiliza hoy en día es de aproximadamente el 31 por ciento. Esto se debe a que gran parte de la energía de la luz solar que incide en una célula solar es demasiado alta para convertirse en electricidad utilizable. Esa energía en forma de los llamados "electrones calientes, "se pierde en forma de calor.

Si la luz solar de mayor energía, o más específicamente los electrones calientes, podría ser capturado, La eficiencia de conversión de energía solar a eléctrica podría aumentarse teóricamente hasta un 66 por ciento.

"Hay algunos pasos necesarios para crear lo que llamo esta 'célula solar definitiva, '"dice Zhu, profesor de química y director del Centro de Química de Materiales. "Primero, es necesario reducir la velocidad de enfriamiento de los electrones calientes. Segundo, tenemos que ser capaces de tomar esos electrones calientes y usarlos rápidamente antes de que pierdan toda su energía ".

Zhu dice que los nanocristales semiconductores, o puntos cuánticos, son prometedoras para estos fines.

En cuanto al primer problema, Varios grupos de investigación han sugerido que el enfriamiento de electrones calientes puede ralentizarse en nanocristales semiconductores. En un artículo de 2008 en Ciencias , un grupo de investigación de la Universidad de Chicago demostró que esto es cierto sin ambigüedades para los nanocristales semiconductores coloidales.

El equipo de Zhu ahora ha descubierto el siguiente paso crítico:cómo eliminar esos electrones.

Descubrieron que los electrones calientes se pueden transferir de nanocristales de seleniuro de plomo fotoexcitados a un conductor de electrones hecho de dióxido de titanio ampliamente utilizado.

"Si sacamos los electrones calientes, podemos trabajar con ellos, "dice Zhu." La demostración de esta transferencia de electrones calientes establece que una célula solar portadora caliente altamente eficiente no es solo un concepto teórico, sino una posibilidad experimental ".

Los investigadores utilizaron puntos cuánticos hechos de seleniuro de plomo, pero Zhu dice que sus métodos funcionarán para puntos cuánticos hechos de otros materiales, también.

Advierte que este es solo un paso científico, y que se necesita hacer más ciencia y mucha ingeniería antes de que el mundo vea una célula solar con una eficiencia del 66 por ciento.

En particular, Hay una tercera pieza del rompecabezas científico en el que Zhu está trabajando:conectarse a un cable conductor eléctrico.

"Si sacamos electrones de la célula solar que son tan rápidos, o caliente, también perdemos energía en el alambre como calor, "dice Zhu." Nuestro próximo objetivo es ajustar la química en la interfaz del cable conductor para que podamos minimizar esta pérdida de energía adicional. Queremos capturar la mayor parte de la energía de la luz solar. Esa es la última célula solar.

"Los combustibles fósiles tienen un gran coste medioambiental, ", dice Zhu." No hay ninguna razón por la que no podamos utilizar la energía solar al 100 por ciento en 50 años ".