Investigadores de la Universidad de Texas en Dallas están desarrollando nanotecnología que podría conducir a una nueva plataforma para células solares. uno que podría impulsar el desarrollo de un encendedor, tecnología de energía solar flexible y más versátil que la disponible actualmente.

La National Science Foundation recientemente otorgó $ 390, 000 subvención al Dr. Anton Malko y al Dr. Yuri Gartstein, ambos en el Departamento de Física, y el Dr. Yves Chabal en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales para seguir explorando su investigación sobre la viabilidad de los dispositivos fotovoltaicos de película ultradelgada, que convierten la luz del sol en energía eléctrica.

"Las células solares de silicio tradicionales que están disponibles comercialmente están hechas de silicio de un par de cientos de micrones de espesor, "Dijo Malko." Nuestro objetivo es reducir eso cien veces, hasta aproximadamente una micra de espesor, manteniendo al mismo tiempo la eficiencia ".

Una micra o micrómetro, es una unidad de medida, igual a una millonésima de metro. Para comparacion, el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 100 micrones, y una moneda de diez centavos de EE. UU. es aproximadamente 1, 250 micrones de espesor.

Si bien la escala de los objetos de investigación es pequeña, su impacto podría ser sustancial.

"Las células solares de 100 micrones de espesor son rígidas y frágiles, "Dijo Malko." En el espesor que estamos investigando, los dispositivos no solo serían más livianos, pero también se vuelven flexibles. Existe un gran mercado y un nicho de aplicación para las células solares flexibles, como en ropa o mochilas para excursionistas, o en situaciones en las que necesite fuentes portátiles para alimentar dispositivos electrónicos ".

El enfoque de UT Dallas para construir células solares implica el uso de partículas de cristal de tamaño nanométrico llamadas puntos cuánticos, que absorben la luz mucho mejor que el silicio. La energía que absorben luego se transfiere a silicio y se convierte en una señal eléctrica.

Los investigadores construyen sus estructuras fotovoltaicas experimentales capa por capa, comenzando con una capa ultrafina de silicio, una denominada nanomembrana de aproximadamente una décima parte de una micra de espesor. Además de eso, con la ayuda de enlazadores moleculares especiales, "Se agregan capas de puntos cuánticos colocados con precisión.

"Este todavía no es un proyecto de ingeniería, es un proyecto de investigación, ", Dijo Gartstein." Creemos que estamos haciendo preguntas científicas interesantes e investigando conceptos que eventualmente podrían conducir a dispositivos ".

Los hallazgos iniciales de la investigación se publicaron recientemente en la revista. ACS Nano .

"El punto clave de nuestra investigación es caracterizar la forma en que la energía se transfiere desde los puntos cuánticos a través de las capas hasta el silicio, así como para determinar cómo podríamos explotar esas propiedades y optimizar la disposición de los puntos cuánticos, el espesor de las capas y otros aspectos de la estructura, "Dijo Malko.

La investigación interdisciplinaria implica no solo el dominio de la física experimental y teórica, que proporcionan Malko y Gartstein. La experiencia en ciencia de materiales y nanotecnología también es crucial. Un miembro clave del equipo es el Dr. Oliver Seitz, investigador postdoctoral en el laboratorio de Chabal, que llevó a cabo el delicado y controlado proceso de construcción de las estructuras de prueba.

"Este proyecto, concebido e iniciado por Anton Malko, ha sido emocionante en todas las etapas de la investigación, "dijo Chabal, titular de la Cátedra Universitaria Distinguida de Texas Instruments en Nanoelectrónica. "Ha involucrado a mi grupo en una aplicación interesante que se basa en el control químico de las superficies que hemos estado desarrollando".

Gartstein agregó:"Este es uno de esos casos en los que la palabra 'sinergia' realmente se aplica. Como teórico, Puedo proponer algunas ideas y hacer algunos cálculos, pero no puedo construir estas cosas. En ciencia de materiales, El Dr. Seitz realmente implementa nuestras ideas conjuntas para hacer las muestras físicas. Luego, en el laboratorio del Dr. Malko, La espectroscopia láser ultrarrápida se utiliza para medir físicamente los procesos y propiedades relevantes. Hue Minh Nguyen, un estudiante de posgrado en física, contribuyó enormemente a este esfuerzo.

"Ha sido un gran placer trabajar juntos en esta atmósfera de verdadera colaboración, " él dijo.