El sector de la energía fotovoltaica lleva tiempo desarrollando innovaciones óptimas para ofrecer una mayor eficiencia en la captación y conversión de electricidad que las cifras conseguidas hasta ahora. En estos términos, uno de los últimos estudios publicados en una revista científica encuentra una solución aplicable a Panel solar que bate récords en física cuántica.
¿Cuál es el nuevo estudio que bate el récord de eficiencia energética?
La noticia llega desde Estados Unidos donde un equipo de científicos de la Universidad Lehigh de Pensilvania creó una formulación que combina nuevos elementos químicos para ofrecer una mayor eficiencia energética que la conseguida hasta la fecha.
El resultado especificado en un material cuántico con Generación de Excitones Múltiples (MEG) que, integrado como capa activa en un dispositivo de células solares, ofrecía un 80% de absorción y una alta tasa de portadores fotoexcitados.
El resultado teórico obtenido arroja una eficiencia de conversión de electricidad de hasta el 63% respecto a la conseguida por los últimos estudios científicos con otros elementos como la perovskita, que había alcanzado un récord con el 37%.
Este Supone un gran avance a las cifras actualesteniendo en cuenta que el uso de la eficiencia cuántica extrema (EQE), es decir, la capacidad de las células fotovoltaicas para convertir fotones en electrones utilizables, había alcanzado el 100%.
Estos datos significan que cada fotón resultó en un electrón utilizable. Sin embargo, a través de esta prueba, el EQE alcanzó niveles del 110% y 190% dentro de una amplia gama de ondas solares, incluido el espectro de luz visible y del infrarrojo cercano.
¿Cómo se lograron estos resultados deseables para el próximo panel solar?
La investigación publicada en la revista Science Advances confirma que el prototipo formulado por el equipo científico consigue una mayor absorción fotovoltaica del 80% para convertirlo en electricidad dentro de un panel solar.
Además, el récord EQE alcanzado supera el límite teórico de eficiencia de Shockley-Queisser destinado a medir materiales a base de silicio. El gran salto en los niveles de eficiencia lo dan los estados de banda intermedia.
De esta manera, estos Los estados permiten capturar una mayor cantidad de energía de los fotones. que el panel solar convencional suele perder por reflexión o producción de calor.
El nuevo material combina germanio (Ge), selenio (Se) y sulfuro de estaño (Sns) con átomos de cobre (Cu) de valencia cero insertados entre las capas del material. Es un Van der Waals (vdW) bidimensional 2D que tiene una configuración cristalina plana unida por enlaces iónicos.
El material CuxGeSe/SnS está diseñado en una lámina delgada y apilada verticalmente para promover la captura de energía. Asimismo, se puede aumentar el espesor de la capa activa, obteniendo mayor actividad óptica y mayor EQE en longitudes de onda de 600 a 1200 nm.
Futuro prometedor para los paneles solares
Obtener una conversión eléctrica del 63% en un panel solar con nuevas tecnologías es un hito histórico para el sector de las energías renovables que puede cambiar por completo las perspectivas de eficiencia energética en el camino hacia la autosuficiencia total.
El equipo de investigadores destaca la importancia de continuar trabajando y sumar fuerzas con la industria para mejorar el EQE. Mientras tanto, ya se observan transformaciones a nivel de paneles solares con Formas más texturizadas que minimizan las pérdidas de energía debido a la reflexión..
Además, ven éxito en la producción de diseños multicapa con mayor capacidad de captación solar, como los que introducen semiconductores o perovskita. Asimismo, optimizar la eficiencia cuántica interna de un panel solar para evitar pérdidas de energía en su parte frontal.
Uno de los miembros del equipo, Chinedu Ekuma, confirmó que este descubrimiento es un paso trascendental para la optimización de energías renovables y especialmente ofrece una nueva tecnología para que el panel solar convencional alcance una mayor eficiencia en el camino hacia la independencia de los combustibles fósiles.
