La fotovoltaica está muy lejos de ser rentable en la actualidad, solo una política de subvenciones da la ilusión de que lo es. Por tanto, el potencial de progreso, especialmente en términos de eficiencia energética, es significativo. Aquí hay un ejemplo de investigación que busca mejorar este criterio ... pero ¿a qué costo?
“En la Universidad de Notre Dame, Indiana, un grupo de investigadores dirigido por el Dr. Prashant V. Kamat ha desarrollado células fotovoltaicas combinando puntos cuánticos semiconductores de diferentes tamaños y nanotubos de TiO2 en lugar de semiconductores usados convencionalmente. , haciéndolos mucho más eficientes. El estudio, apoyado por la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía, se publica en el Journal of the American Chemical Society.
Los científicos utilizan estos puntos cuánticos semiconductores de selenuro de cadmio (CdSe) en lugar de otros materiales porque tienen la ventaja única de absorber ciertas longitudes de onda de luz, dependiendo de su tamaño: los puntos cuánticos más pequeños lo harán. absorben longitudes de onda más cortas, las más grandes absorberán las más largas. Mediante la combinación de varios tipos de puntos cuánticos con CdSe, los investigadores pueden crear células fotosensibles que absorben un espectro de luz más amplio y, por lo tanto, son más eficientes. El equipo dispuso estos puntos cuánticos en un patrón ordenado en la superficie de una película de grosor nanométrico e integró nanotubos de dióxido de titanio (TiO2) en ellos. Los puntos cuánticos absorben fotones y producen electrones que luego son transportados por los nanotubos y recogidos por un electrodo, produciendo así la fotocorriente.
Además de la absorción de longitudes de onda particulares, los investigadores notaron que el tamaño de los puntos cuánticos influye en el rendimiento, al experimentar con cuatro tipos de estas nanopartículas (entre 2,3 y 3,7 nm de de diámetro, exhiben picos de absorción en longitudes de onda entre 505 y 580 nm). Los puntos cuánticos más pequeños pueden convertir fotones en electrones más rápido, mientras que los más grandes absorben un mayor porcentaje de fotones. Los puntos cuánticos de 3 nm de diámetro ofrecen el mejor compromiso. Tras el desarrollo de la primera célula fotovoltaica compuesta por diferentes tipos de puntos cuánticos, los investigadores planean los siguientes pasos de su investigación para crear células "arco iris", superponiendo capas de puntos cuánticos según su tamaño: en la capa exterior, las más pequeñas absorben azul, y la luz roja (longitud de onda más larga) pasa a través de esta capa para llegar a la capa interior formada por los puntos cuánticos más grandes que absorben el rojo, creando un degradado d absorción de 'arco iris', al tiempo que combina los efectos de la conversión rápida de pequeños puntos cuánticos y una alta tasa de absorción de puntos cuánticos más grandes.
Las células fotosensibles de silicio actuales tienen una eficiencia del 15 al 20%, el resto se pierde en calor. Kamat prevé una mayor eficiencia con estos nuevos tipos de células fotovoltaicas “arco iris”, que fácilmente podrían superar el 30%. "
Fuente: los BE de Adit
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