Las células solares comunes hechas de silicio cristalino solo pueden acceder aproximadamente a la mitad del espectro total de luz solar para la conversión de energía luminosa en electricidad. Buscando materiales más efectivos, Los científicos chinos ahora han combinado tres cristales de sulfuro semiconductores en un sistema fotovoltaico ternario nanoestructurado que absorbe la irradiación de las regiones ultravioleta a las del infrarrojo cercano. Como informan en la revista Angewandte Chemie , las nanovarillas convierten efectivamente la energía luminosa de espectro completo en corriente eléctrica. Este descubrimiento marca un nuevo nivel en el desarrollo de células solares más eficientes.

El material fotovoltaico que más se utiliza en la actualidad es el silicio cristalino, pero absorbe la luz solar con eficacia sólo en la región visible. Otros materiales semiconductores cubren regiones ligeramente diferentes del espectro solar, pero los materiales fotovoltaicos más eficientes serían claramente aquellos que incluyan todas las regiones desde el ultravioleta al infrarrojo. Shu-Hong Yu y Jun Jiang y sus colaboradores en la Universidad de Ciencia y Tecnología de China en Hefei han introducido ahora un sistema nanoestructurado hecho de tres cristales de sulfuro. El material híbrido ternario de zinc, cadmio, y los sulfuros de cobre absorben eficazmente los rayos ultravioleta, visible, y luz infrarroja cercana, y la estructura de vaina de nodo segmentada de las varillas diminutas proporciona la alineación de banda de energía ideal para una acumulación eficaz de portadores de carga.

La base de este sistema de fotocolección son varillas nanométricas de sulfuro de zinc sobre las que se depositan vainas cristalinas de sulfuro de cadmio como una disposición de perlas. La base de sulfuro de zinc proporciona la absorción UV, mientras que el sulfuro de cadmio cubre la región de luz visible. Como tercer componente para la absorción de infrarrojos, los científicos eligieron nanocristales de sulfuro de cobre con deficiencias de cobre, ya que se sabe que este material presenta un tipo especial de absorción en la región del infrarrojo cercano llamado resonancia de plasmón superficial. "Estos heteronanorods absorben casi todo el espectro de la energía solar, "Los científicos informan.

Para probar la funcionalidad de las nanobarras, los científicos midieron su desempeño en una celda fotoelectroquímica de división de agua. Con iluminación de espectro completo, la respuesta de fotocorriente fue pronunciada, que fue una primera evidencia experimental para el diseño exitoso de su material fotovoltaico. Uno de los logros cruciales de este trabajo, sin embargo, fue el correcto ajuste de las sensibles heterouniones que conectan las diferentes estructuras semiconductoras para alinear los huecos de energía de los materiales semiconductores. "Esta alineación escalonada permite la separación de los electrones fotogenerados y los huecos en la nanoestructura híbrida ternaria, "dicen los autores. Aunque es necesario realizar más experimentos, este sistema ternario semiconductor puede considerarse como un paso importante hacia una nueva generación de células solares eficientes que cubran los colores del arco iris y más allá.