Las células solares funcionan absorbiendo la luz primero, luego convertirlo en electricidad. Las células más eficientes deben realizar esta absorción dentro de una región muy estrecha del material de la célula solar. Cuanto más estrecha sea esta región, cuanto mejor sea la eficiencia de la celda. La capacidad de absorber fuertemente la luz por estas estructuras podría allanar la hoja de ruta hacia una mayor eficiencia celular. Crédito:Universidad de Surrey
Nueva investigación publicada hoy en Avances de la ciencia ha demostrado cómo se puede manipular el grafeno para crear el material más absorbente de luz para su peso, hasta la fecha. Este material de un nanómetro de espesor permitirá aplicaciones futuras como el "papel tapiz inteligente" que podría generar electricidad a partir de la luz o el calor residuales. y potencia una gran cantidad de aplicaciones dentro de la creciente "Internet de las cosas".
Usando una técnica conocida como nanotexturización, que implica el cultivo de grafeno alrededor de una superficie metálica texturizada, Los investigadores del Instituto de Tecnología Avanzada de la Universidad de Surrey se inspiraron en la naturaleza para crear láminas de grafeno ultradelgadas diseñadas para capturar la luz de manera más efectiva. Solo un átomo de espesor el grafeno es muy fuerte pero tradicionalmente ineficaz en la absorción de luz. Para combatir esto, el equipo utilizó el nanopatrón para localizar la luz en los espacios estrechos entre la superficie texturizada, mejorando la cantidad de luz absorbida por el material en aproximadamente un 90%.
"La naturaleza ha desarrollado adaptaciones simples pero poderosas, de la que nos hemos inspirado para dar respuesta a los retos de las tecnologías futuras, "explicó el profesor Ravi Silva, Jefe del Instituto de Tecnología Avanzada.
"Los ojos de las polillas tienen un patrón microscópico que les permite ver en las condiciones más oscuras. Estos funcionan canalizando la luz hacia la mitad del ojo, con el beneficio adicional de eliminar reflejos, que de otro modo alertaría a los depredadores de su ubicación. Hemos utilizado la misma técnica para hacer un increíblemente delgado, eficiente, material absorbente de luz modelando el grafeno de una manera similar ".
El grafeno ya se ha destacado por su notable conductividad eléctrica y resistencia mecánica. El equipo del profesor Ravi entendió que para que el potencial del grafeno se materialice como material para aplicaciones futuras, también debe aprovechar la luz y el calor de manera eficaz.
El profesor Silva comentó:"Las células solares recubiertas con este material podrían captar una luz muy tenue. Instaladas en interiores, como parte del futuro 'fondo de pantalla inteligente' o 'ventanas inteligentes', este material podría generar electricidad a partir de la luz o el calor residuales, alimentando una amplia gama de aplicaciones inteligentes. Los nuevos tipos de sensores y recolectores de energía conectados a través del Internet de las cosas también se beneficiarían de este tipo de recubrimiento ".
El Dr. José Anguita de la Universidad de Surrey y autor principal del artículo comentó:"Como resultado de su delgadez, el grafeno solo es capaz de absorber un pequeño porcentaje de la luz que incide sobre él. Por esta razón, no es adecuado para los tipos de tecnologías optoelectrónicas que exigirá nuestro futuro 'inteligente' ".
"La nanotexturización del grafeno tiene el efecto de canalizar la luz hacia los espacios estrechos entre las nanoestructuras, mejorando así la cantidad de luz absorbida por el material. Ahora es posible observar una fuerte absorción de luz incluso en películas delgadas en nanómetros. Normalmente, una hoja de grafeno tendría un 2-3% de absorción de luz. Usando este método, Nuestro recubrimiento ultrafino de grafeno nanotexturizado de pocas capas absorbe el 95% de la luz incidente en un amplio espectro, desde los rayos ultravioleta hasta los infrarrojos ".
El profesor Ravi Silva señaló:"El siguiente paso es incorporar este material en una variedad de tecnologías existentes y emergentes. Estamos muy entusiasmados con el potencial de explotar este material en los dispositivos ópticos existentes para mejorar el rendimiento, mientras mira hacia nuevas aplicaciones. A través del Graphene Center financiado por EPSRC de Surrey, estamos buscando socios de la industria para explotar esta tecnología y estamos ansiosos por escuchar de empresas innovadoras que podamos explorar las aplicaciones futuras de esta tecnología con nosotros ".
El equipo de Surrey desarrolló esta tecnología en cooperación con BAE Systems para imágenes infrarrojas en dispositivos opto-MEM.
