Los investigadores han incorporado nanocintas de fosforeno en nuevos tipos de células solares, mejorando drásticamente su eficiencia.

Las nanocintas de fosforeno (PNR) son hebras en forma de cinta del material 2D fósforo que, de manera similar al grafeno, están hechas de capas de átomos de un solo átomo de espesor. Los PNR se produjeron por primera vez en 2019 y cientos de estudios teóricos han predicho cómo sus propiedades podrían mejorar todo tipo de dispositivos, incluidas baterías, sensores biomédicos y computadoras cuánticas.

Sin embargo, ninguna de estas excitantes propiedades pronosticadas se ha demostrado hasta ahora en dispositivos reales. Ahora, por primera vez, un equipo dirigido por investigadores del Imperial College London y el University College London ha utilizado PNR para mejorar significativamente la eficiencia de un dispositivo, un nuevo tipo de celda solar, demostrando que el 'material maravilloso' puede estar a la altura de es exageración.

Los detalles se publican hoy en el Journal of the American Chemical Society .

El investigador principal, el Dr. Thomas Macdonald, del Departamento de Química y el Centro de Electrónica Procesable de Imperial, dijo:"Cientos de estudios teóricos han previsto las interesantes propiedades de los PNR, pero ningún informe publicado ha demostrado aún estas propiedades, o su traducción a rendimiento mejorado del dispositivo.

"Por lo tanto, estamos encantados de no solo proporcionar la primera evidencia experimental de los PNR como una ruta prometedora para las células solares de alto rendimiento, sino también mostrar la versatilidad de este novedoso nanomaterial para su uso en dispositivos optoelectrónicos de próxima generación".

El equipo incorporó los PNR en células solares hechas de perovskitas, una nueva clase de materiales que son prometedores ya que los científicos pueden cambiar fácilmente la forma en que interactúan con la luz para adaptarse a una variedad de aplicaciones.

A diferencia de las células solares inflexibles tradicionales basadas en silicio, las células solares de perovskita se pueden fabricar a partir de soluciones líquidas, lo que facilita la impresión de bajo costo en películas delgadas y flexibles. Los nuevos nanomateriales, como los PNR, se pueden imprimir simplemente como una capa adicional para mejorar la funcionalidad y la eficiencia del dispositivo.

Al incluir PNR, el equipo pudo producir células solares de perovskita con una eficiencia superior al 21 por ciento, a la par de las células solares de silicio tradicionales. También pudieron verificar experimentalmente cómo los PNR pueden lograr esta eficiencia mejorada.

Demostraron que los PNR mejoran la 'movilidad de los agujeros'. Los "agujeros" son el compañero opuesto de los electrones en el transporte eléctrico, por lo que mejorar su movilidad (una medida de la velocidad a la que se mueven a través del material) ayuda a que la corriente eléctrica se mueva de manera más eficiente entre las capas del dispositivo.

Esta validación experimental del poder de los PNR, dice el equipo, ayudará a los investigadores a crear nuevas reglas de diseño para dispositivos optoelectrónicos, aquellos que emiten o detectan luz.

El Dr. Macdonald dijo:"Nuestros resultados muestran que las propiedades electrónicas funcionales de los PNR de hecho se traducen en una funcionalidad mejorada. Esto destaca la importancia y la utilidad genuinas de este nanomaterial recién descubierto y establece el punto de referencia para los dispositivos optoelectrónicos basados ​​en PNR".

Estudios adicionales que utilicen PNR en dispositivos permitirán a los investigadores descubrir más mecanismos sobre cómo pueden mejorar el rendimiento. El equipo también explorará cómo la modificación de la superficie de las nanocintas podría mejorar las propiedades electrónicas únicas de los materiales. + Explora más

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