(a) Un esquema de la estructura jerárquica de un árbol en el que cada estructura se desglosa al nivel de las fibrillas elementales. (b) El papel normal con microfibras tiene una estructura microporosa que provoca la dispersión de la luz. (c) El nuevo papel está hecho de fibras de madera oxidadas con TEMPO para eliminar los microporos y mejorar la transparencia óptica. Crédito:Fang, et al. © 2014 Sociedad Química Estadounidense
(Phys.org) —Un nuevo tipo de papel hecho de fibras de madera pero con un 96% de transparencia podría ser un material revolucionario para las células solares de próxima generación. Viniendo de plantas, el papel es económico y más respetuoso con el medio ambiente que los sustratos de plástico que se utilizan a menudo en las células solares. Sin embargo, su ventaja más importante es que supera el compromiso entre transparencia óptica y neblina óptica que afecta a la mayoría de los materiales.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland, la Universidad de Tecnología del Sur de China, y la Universidad de Nebraska-Lincoln, han publicado un artículo sobre el nuevo material en un número reciente de Nano letras .
Como explican los investigadores, El rendimiento de las células solares se beneficia cuando los materiales poseen una alta transparencia óptica (para permitir una buena transmisión de luz) y una alta neblina óptica (para aumentar la dispersión y, por lo tanto, la absorción de la luz transmitida dentro del material). Pero hasta ahora, los materiales con altos valores de transparencia (de aproximadamente el 90%) tienen valores de turbidez óptica muy bajos (de menos del 20%).
El nuevo papel a base de madera tiene una transparencia ultra alta del 96% y una neblina óptica ultra alta del 60%, que es el valor de neblina óptica más alto informado entre los sustratos transparentes.
La principal razón de este buen rendimiento en ambas áreas es que el papel tiene una estructura nanoporosa en lugar de microporosa. El papel normal está hecho de fibras de madera y tiene una baja transparencia óptica debido a las microcavidades que existen dentro de la estructura porosa que provocan la dispersión de la luz. En el nuevo periódico, estos microporos se eliminan para mejorar la transparencia óptica. Para hacer esto, los investigadores utilizaron un tratamiento llamado TEMPO para debilitar los enlaces de hidrógeno entre las microfibras que componen las fibras de madera, que hace que las fibras de madera se hinchen y colapsen en una densa, estructura compacta que contiene nanoporos en lugar de microporos.
Neblina de transmisión óptica versus transmitancia para diferentes sustratos a 550 nm. El vidrio y el PET están en la zona verde, que son adecuados para pantallas debido a su baja bruma y alta transparencia; el papel transparente desarrollado en este trabajo se ubica en la zona cian, que es el más adecuado para células solares. Crédito:Fang, et al. © 2014 Sociedad Química Estadounidense
"Los papeles están hechos de materiales en forma de cinta que pueden apilarse bien sin cavidades de tamaño micro para una alta transmitancia, pero con nanoporos para una alta neblina óptica, "el coautor Liangbing Hu, Profesor asistente en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad de Maryland, dicho Phys.org .
Para probar el papel para aplicaciones de células solares, los investigadores cubrieron con papel de fibra de madera la superficie de una losa de silicio. Los experimentos mostraron que el dispositivo de recolección de luz puede recolectar luz con un aumento del 10% en la eficiencia. Debido a la simplicidad de este proceso de laminación, Las células solares que ya se han instalado y están en uso podrían beneficiarse de manera similar de la capa de papel adicional.
Aunque existen otros papeles hechos de nanofibras, este papel demuestra una transmitancia óptica mucho más alta mientras usa mucha menos energía y tiempo para el procesamiento. Con estas ventajas, el altamente transparente, El papel de alta neblina podría ofrecer una forma económica de mejorar la eficiencia de los paneles solares, techos solares, y ventanas solares.
"Nos gustaría trabajar con empresas de pantallas y células solares para evaluar las aplicaciones, "Hu dijo." También estamos interesados en la fabricación de ese tipo de papel ".
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