Los fotones con energía superior al 'intervalo de banda' del semiconductor que los absorbe dan lugar a lo que se conoce como electrones calientes. La energía adicional con respecto al intervalo de banda se pierde muy rápido, ya que se convierte en calor, por lo que lo haceno contribuye al voltaje. La profesora de fotofísica y optoelectrónica de la Universidad de Groninga, Maria Antonietta Loi, ha encontrado un material en el que estos electrones calientes retienen sus altos niveles de energía durante mucho más tiempo. Esto podría hacer posible utilizar más de su energía para obtenermayor voltaje. Sus resultados fueron publicados el 16 de enero en Comunicaciones de la naturaleza .
La eficiencia de los paneles solares se ve obstaculizada por un problema de Ricitos de Oro: los fotones necesitan tener la cantidad justa de energía para convertirse en electrones libres, lo que contribuye al voltaje. Muy poca energía, y los fotones pasan directamente a través del panel solarDemasiado, y el exceso de energía desaparece como calor.
perovskitas
Esto último se debe a la creación de electrones calientes de alta energía. Antes de que puedan extraerse de las células solares, estos electrones calientes primero emiten su exceso de energía al causar vibraciones en el material cristalino del panel solar '.Esta pérdida de energía pone un límite a la máxima eficiencia de las células solares ', explica Loi.
Ella está trabajando en un tipo especial de célula solar que está hecha de perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas. Las perovskitas llevan el nombre de un mineral que tiene la fórmula química ABX3. En la posición X, los aniones forman un octaedro, mientras que en la posición Alos cationes forman un cubo alrededor de ellos, mientras que un catión central toma la posición B. Muchos materiales de la familia de las perovskitas adoptan esta estructura cristalina. Las perovskitas híbridas contienen cationes orgánicos en la posición A.
Vida útil
La mayoría de las células solares híbridas de perovskita contienen plomo, que es tóxico. El grupo de Loi publicó recientemente un artículo que describe una eficiencia récord del nueve por ciento en una célula solar híbrida de perovskita que contiene estaño inofensivo en lugar de plomo '. Cuando estudiamos este materialAdemás, observamos algo extraño ", continúa. Los resultados solo pueden significar que los electrones calientes producidos en las células solares a base de estaño tardaron aproximadamente mil veces más de lo habitual en disipar su exceso de energía".
"Los electrones calientes emitieron su energía después de varios nanosegundos en lugar de unos cientos de femtosegundos. Encontrar esos electrones calientes de larga vida es lo que todos en este campo esperan", dice Loi. Su vida útil más larga hace posible cosechar estos electrones'energía antes de que se convierta en calor.' Esto significa que podríamos cosechar electrones con una energía más alta y así crear un voltaje más alto en la célula solar. 'Los cálculos teóricos muestran que al cosechar los electrones calientes, la máxima eficiencia para las células solares híbridas de perovskitapodría aumentar del 33 al 66 por ciento.
energía limpia
El siguiente paso es descubrir por qué la perovskita híbrida a base de estaño ralentiza la descomposición de los electrones calientes. Luego, los nuevos materiales de perovskita podrían diseñarse con electrones calientes aún más lentos. 'Estas perovskitas a base de estaño podrían cambiar el juego, yen última instancia, podría hacer una gran contribución para proporcionar energía limpia y sostenible en el futuro '.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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