Una nueva técnica desarrollada por el profesor de ingeniería de la U of T, Ted Sargent, y su grupo de investigación podría conducir a células solares significativamente más eficientes. según un artículo reciente publicado en la revista Nano letras .

El papel, "Energía fotovoltaica plasmónica-excitónica sintonizada de forma conjunta utilizando nanocapas, "describe una nueva técnica para mejorar la eficiencia en la energía fotovoltaica de puntos cuánticos coloidales, una tecnología que ya promete ser barata, tecnología de células solares más eficiente. La energía fotovoltaica de punto cuántico ofrece el potencial de bajo costo, Energía solar de gran superficie:sin embargo, estos dispositivos aún no son muy eficientes en la parte infrarroja del espectro solar. que es responsable de la mitad de la energía del sol que llega a la Tierra.

¿La solución? Sintonizado espectralmente, nanopartículas plasmónicas procesadas en solución. Estas partículas, los investigadores dicen, proporcionan un control sin precedentes sobre la propagación y absorción de la luz.

La nueva técnica desarrollada por el grupo de Sargent muestra un posible aumento del 35 por ciento en la eficiencia de la tecnología en la región espectral del infrarrojo cercano, dice la coautora, la Dra. Susanna Thon. En general, esto podría traducirse en un aumento del 11% en la eficiencia de conversión de energía solar, ella dice, haciendo que la energía fotovoltaica de puntos cuánticos sea aún más atractiva como alternativa a las tecnologías actuales de células solares.

"Hay dos ventajas para los puntos cuánticos coloidales, "Thon dice". Primero, son mucho mas baratos, por lo que reducen el costo de generación de electricidad medido en costo por vatio de energía. Pero la principal ventaja es que simplemente cambiando el tamaño del punto cuántico, puede cambiar su espectro de absorción de luz. Cambiar el tamaño es muy fácil, y esta capacidad de ajuste de tamaño es una propiedad compartida por los materiales plasmónicos:al cambiar el tamaño de las partículas plasmónicas, pudimos superponer los espectros de absorción y dispersión de estas dos clases clave de nanomateriales ".

El grupo de Sargent logró una mayor eficiencia al incrustar nanocapas de oro directamente en la película absorbente de puntos cuánticos. Aunque el oro no suele considerarse un material económico, otro, Se pueden usar metales de menor costo para implementar el mismo concepto probado por Thon y sus compañeros de trabajo.

Ella dice que la investigación actual proporciona una prueba de principio. "La gente ha intentado hacer un trabajo similar, pero el problema siempre ha sido que el metal que utilizan también absorbe algo de luz y no contribuye a la fotocorriente, por lo que simplemente pierde luz".

Se necesita hacer más trabajo, ella agrega. "Queremos lograr una mayor optimización, y también estamos interesados ​​en buscar metales más baratos para construir una celda mejor. También nos gustaría apuntar mejor a dónde se absorben los fotones en la celda; esto es importante para la energía fotovoltaica porque desea absorber tantos fotones como sea posible lo más cerca posible del electrodo recolector de carga ".

La investigación también es importante porque muestra el potencial de ajustar las propiedades de los nanomateriales para lograr un objetivo determinado, dice Paul Weiss, Director del California NanoSystems Institute de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA).

"Este trabajo es un gran ejemplo del cumplimiento de la promesa de la nanociencia y la nanotecnología, ", Dice Weiss." Al desarrollar los medios para ajustar las propiedades de los nanomateriales, Sargent y sus compañeros de trabajo han podido realizar mejoras significativas en una función importante del dispositivo, es decir, capturar una gama más amplia del espectro solar de forma más eficaz ".