(PhysOrg.com) - Los estudios realizados por Mark Lusk y sus colegas de la Escuela de Minas de Colorado podrían mejorar significativamente la eficiencia de las células solares. Su último trabajo describe cómo el tamaño de las partículas que absorben la luz, los puntos cuánticos, afecta la capacidad de las partículas para transferir energía a los electrones para generar electricidad.

Los resultados se publican en la edición de abril de la revista. ACS Nano .

El avance proporciona evidencia para apoyar una idea controvertida, llamada generación de excitones múltiples (MEG), que teoriza que es posible que un electrón que haya absorbido energía luminosa, llamado excitón, transferir esa energía a más de un electrón, resultando en más electricidad de la misma cantidad de luz absorbida.

Los puntos cuánticos son átomos creados por el hombre que confinan los electrones a un espacio pequeño. Tienen un comportamiento de tipo atómico que da como resultado propiedades electrónicas inusuales a nanoescala. Estas propiedades únicas pueden ser particularmente valiosas para adaptar la forma en que la luz interactúa con la materia.

La verificación experimental del vínculo entre MEG y el tamaño del punto cuántico es un tema candente debido al gran grado de variación en los estudios publicados anteriormente. La capacidad de generar una corriente eléctrica después de MEG está recibiendo mucha atención porque será un componente necesario de cualquier realización comercial de MEG.

Para este estudio, Lusk y sus colaboradores utilizaron un clúster de computadoras de alto rendimiento respaldado por la National Science Foundation (NSF) para cuantificar la relación entre la tasa de MEG y el tamaño de punto cuántico.

Descubrieron que cada punto tiene un segmento del espectro solar para el que es más adecuado para realizar MEG y que los puntos más pequeños realizan MEG para su segmento de manera más eficiente que los puntos más grandes. Esto implica que las células solares hechas de puntos cuánticos sintonizados específicamente con el espectro solar serían mucho más eficientes que las células solares hechas de material que no está fabricado con puntos cuánticos.

Según Lusk, "Ahora podemos diseñar materiales nanoestructurados que generen más de un excitón a partir de un solo fotón de luz, dando un buen uso a una gran parte de la energía que de otro modo solo calentaría una célula solar ".

El equipo de investigación que incluye la participación del Laboratorio Nacional de Energías Renovables, es parte del Centro de Ciencia e Ingeniería de Investigación de Materiales de Energía Renovable financiado por NSF en la Escuela de Minas de Colorado en Golden, Colo. El centro se enfoca en materiales e innovaciones que impactarán significativamente las tecnologías de energía renovable. Aprovechar las propiedades únicas de los materiales nanoestructurados para mejorar el rendimiento de los paneles solares es un área de particular interés para el centro.

"Estos resultados son emocionantes porque contribuyen en gran medida a resolver un debate de larga data dentro del campo, "dijo Mary Galvin, director de programa de la División de Investigación de Materiales de NSF. "Igualmente importante, contribuirán al establecimiento de nuevas técnicas de diseño que se pueden utilizar para hacer células solares más eficientes ".