Desarrollan una nueva célula solar
Avance decisivo para la transferencia rápida de energía
Físicos de la Universidad de Paderborn han utilizado complejas simulaciones por ordenador para desarrollar un nuevo diseño de células solares mucho más eficientes que las anteriores. Una fina capa de material orgánico, conocido como tetraceno, es la responsable del aumento de eficiencia. Los resultados se han publicado ahora en la prestigiosa revista "Physical Review Letters".
"La energía anual de la radiación solar en la Tierra asciende a más de un billón de kilovatios hora y, por tanto, supera en más de 5.000 veces la demanda mundial de energía. La energía fotovoltaica, es decir, la generación de electricidad a partir de la luz solar, ofrece por tanto un gran potencial aún sin explotar para el suministro de energía limpia y renovable. Las células solares de silicio utilizadas con este fin dominan actualmente el mercado, pero tienen límites de eficiencia", explica el Prof. Dr. Wolf Gero Schmidt, físico y decano de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Paderborn. Uno de los motivos es que parte de la energía de la radiación de onda corta no se convierte en electricidad, sino en calor no deseado.
Schmidt lo explica: "Para aumentar la eficacia, la célula solar de silicio puede llevar una capa orgánica, por ejemplo del semiconductor tetraceno. Esta capa absorbe la luz de onda corta y la convierte en excitaciones electrónicas de alta energía, los llamados excitones. Estos excitones se descomponen en el tetraceno en dos excitaciones de baja energía. Si estas excitaciones pueden transferirse con éxito a la célula solar de silicio, pueden convertirse eficazmente en electricidad y aumentar el rendimiento global de energía utilizable".
Avance decisivo para la transferencia rápida de energía
El equipo de Schmidt investiga la transferencia de excitación del tetraceno al silicio mediante complejas simulaciones informáticas en el Centro de Computación Paralela de Paderborn (PC2), el centro de computación de alto rendimiento de la universidad. Ahora se ha logrado un avance decisivo: en un estudio conjunto con el Dr. Marvin Krenz y el Prof. Dr. Uwe Gerstmann, ambos también de la Universidad de Paderborn, los científicos han demostrado que defectos especiales en forma de enlaces químicos insaturados en la interfaz entre la película de tetraceno y la célula solar aceleran drásticamente la transferencia de excitones. Schmidt: "Tales defectos se producen durante la desorción del hidrógeno y causan estados electrónicos de interfaz con energía fluctuante. Estas fluctuaciones transportan las excitaciones electrónicas del tetraceno al silicio como un ascensor".
Tales "defectos" en las células solares se asocian en realidad con pérdidas de energía. Esto hace que los resultados del trío de físicos sean aún más sorprendentes: "En el caso de la interfaz silicio tetraceno, los defectos son esenciales para la rápida transferencia de energía. Los resultados de nuestras simulaciones por ordenador son realmente sorprendentes. También proporcionan indicaciones precisas para el diseño de un nuevo tipo de célula solar con una eficiencia significativamente mayor", afirma el físico.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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