Un equipo interdisciplinario de investigadores de UC Davis y UC Santa Cruz está adoptando un enfoque novedoso para la energía solar, uno que promete conducir a un avance tecnológico. Mediante el uso de nanopartículas de germanio, silicio y otros materiales, los investigadores esperan producir células solares mucho más eficientes que el estado actual de la técnica.

El proyecto recibió recientemente $ 1.5 millones durante tres años de la National Science Foundation.

Todas las células solares convencionales funcionan con el mismo principio de "un fotón en, un electrón fuera, "dijo Gergely Zimanyi, profesor de física en UC Davis e investigador principal de la beca NSF. En otras palabras, una partícula de luz, o fotón, golpea la célula solar y genera un electrón para producir una corriente eléctrica.

La eficiencia (energía de salida en comparación con la energía de entrada) de una celda solar que funciona de acuerdo con este principio está limitada por un máximo teórico del 31 por ciento. Pero al construir células solares a partir de nanopartículas extremadamente pequeñas, los investigadores de la UC tienen como objetivo generar varios electrones para cada fotón, elevando la eficiencia máxima entre el 42 y el 65 por ciento.

El paradigma de un fotón dentro / múltiples electrones fuera se ha demostrado en el Laboratorio Nacional de Los Alamos, Zimanyi dijo, pero el grupo de Los Alamos no construyó una celda solar funcional basada en este paradigma. El equipo de UC Davis / UC Santa Cruz incluye científicos con experiencia en la fabricación de células solares a partir de nanopartículas, dando esperanzas de que el grupo pueda construir una célula solar totalmente funcional y bien optimizada a partir de nanopartículas de germanio y silicio, él dijo.

Los miembros del equipo son:Zimanyi; Los profesores de química de UC Davis Susan Kauzlarich y Delmar Larsen; Profesora Giulia Galli, que tiene un nombramiento conjunto en física y química; Profesor Zhaojun Bai, Departamento de Matemáticas e Informática; Debashis Paul, profesor del Departamento de Estadística; y Susan Carter, profesor de física en UC Santa Cruz.

La naturaleza interdisciplinaria del equipo fue crucial para que la propuesta se financiara, Zimanyi dijo. "NSF solicitó un esfuerzo de colaboración entre las ciencias de los materiales, química y ciencias matemáticas, " él dijo.

Zimanyi, Galli y Bai realizarán estudios teóricos y de modelado informático, con Paul proporcionando experiencia estadística; El laboratorio de Kauzlarich sintetizará las nuevas nanopartículas, El grupo de Larsen los caracterizará y el laboratorio de Carter en UCSC desarrollará un dispositivo funcional. Ya se construyó un prototipo de celda antes de obtener la subvención y mostró una eficiencia de aproximadamente el 8 por ciento, que Zimanyi describió como un resultado muy alentador dados los recursos limitados que se destinan a su construcción.

El equipo colaborará con California Solar Energy Collaborative, que tiene su sede en UC Davis y está dirigido por Pieter Stroeve, profesor de ingeniería química y ciencia de los materiales. El equipo también planea un esfuerzo de divulgación, principalmente a través de su página web pública:www.solarwiki.ucdavis.edu/.