Un equipo de investigadores ha creado un material cuántico que podría aumentar la eficiencia de los paneles solares, lo que permitiría fabricar una nueva generación de placas para satisfacer las necesidades energéticas del mundo.
Este descubrimiento fue realizado por científicos de la Universidad de Lehigh en Pensilvania (Estados Unidos) y los detalles se han publicado en la revista Science Advances.
Chinedu Ekuma, físico de la Universidad de Lehigh y coautor del estudio, menciona que este avance representa un importante paso en el desarrollo de soluciones energéticas sostenibles que podrían cambiar la eficiencia y accesibilidad de la energía solar en el futuro cercano.
Supera el límite teórico de eficiencia
El prototipo, que utiliza este nuevo material en una célula solar, logra una absorción del 80% y una eficiencia cuántica externa (EQE) del 190%, superando el límite teórico de eficiencia para materiales basados en silicio.
Este límite de eficiencia fue establecido en 1961 en un 33.7%, pero con los avances en materiales como este nuevo cuántico, se superan esos límites anteriores.
Se cree que la eficiencia del material se debe a sus "estados de banda intermedios", niveles de energía específicos que facilitan la conversión de energía solar, con una especial afinidad por la luz infrarroja y visible.
Permiten capturar la energía que se pierde
Estos materiales de Generación Múltiple de Excitones tienen el potencial de aumentar significativamente la eficiencia de los sistemas de energía solar. En el caso del material desarrollado en Lehigh, ayuda a capturar la energía que normalmente se perdería en las células solares tradicionales.
Ekuma, experto en física computacional, desarrolló este prototipo como prueba de concepto, demostrando su alto potencial teórico. Aunque aún se necesitan más investigaciones para integrar este material en los sistemas actuales de energía solar, Ekuma está confiado en que estos avances jugarán un papel crucial en satisfacer las necesidades energéticas del mundo.
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, y los detalles se han publicado este miércoles en la revista Science Advances."Este trabajo representa un importante salto adelante en nuestra comprensión y desarrollo de soluciones energéticas sostenibles, con enfoques innovadores que podrían redefinir la eficiencia y accesibilidad de la energía solar en un futuro cercano", asegura Chinedu Ekuma, físico de la Universidad de Lehigh y coautor del estudio.Supera el límite teórico de eficienciaEl prototipo, que utiliza el nuevo material como capa activa en una célula solar, logra una absorción fotovoltaica media del 80 % y una eficiencia cuántica externa (EQE) o capacidad para convertir la luz solar en electricidad sin precedentes: de hasta el 190 %, superando así con creces el límite teórico de eficiencia Shockley-Queisser para materiales basados en silicio.Este índice establecido en 1961 fijó en un 33,7 % la capacidad de convertir la energía solar en energía eléctrica. Con los años, los paneles con silicio se han ido acercando a este límite que finalmente ha sido superado por otros materiales, como los materiales cuánticos que están impulsando la energía fotovoltaica a nuevas cotas. RELACIONADAS Energía Pérdidas reales de las EDE por paneles solares alcanzan US$89.1 millones en 2023, según estudio El salto de eficiencia del material se atribuye en gran medida a sus característicos "estados de banda intermedios", niveles de energía específicos que se sitúan dentro de la estructura electrónica del material y que resultan ideales para la conversión de la energía solar.Además, el material funciona especialmente bien con altos niveles de absorción en las regiones infrarroja y visible del espectro electromagnético.En las células solares tradicionales, la eficiencia cuántica externa (EQE) máxima es del 100 %, lo que representa que por cada fotón absorbido de la luz, se genera y capta un electrón.Pero algunos materiales avanzados desarrollados en los últimos años han logrado generar y recoger más de un electrón a partir de fotones de alta energía, lo que representa una EQE superior al 100 %.Permiten capturar la energía que se pierdeAunque estos materiales de Generación Múltiple de Excitones (MEG) aún no se han comercializado ampliamente, tienen el potencial de aumentar enormemente la eficiencia de los sistemas de energía solar.En el material desarrollado por Lehigh, los estados de banda intermedios permiten capturar la energía de los fotones que se pierde en las células solares tradicionales, incluso por reflexión y producción de calor. RELACIONADAS Energía Ministerio de Energía: nuevo reglamento para paneles solares estará listo próximamente Ekuma, experto en física computacional de la materia condensada, desarrolló el prototipo como prueba de concepto después de que un modelo informático demostrara su potencial teórico.Para este investigador, la gran eficiencia del nuevo material cuántico le convierte en un "candidato prometedor para el desarrollo de células solares de nueva generación y alta eficiencia, que desempeñarán un papel crucial a la hora de abordar las necesidades energéticas mundiales".Y aunque la integración del material cuántico de nuevo diseño en los actuales sistemas de energía solar requerirá más investigación, Ekuma sostiene que la técnica experimental utilizada para crear estos materiales ya es muy avanzada. ){kind=link}