La eficiencia de las células solares se puede aumentar mediante la explotación de un fenómeno conocido como fisión singlete. Sin embargo, las pérdidas de energía inexplicables durante la reacción han sido hasta ahora un problema importante. Un grupo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de Linköping, Suecia, ha descubierto lo queocurre durante la fisión singlete y adónde va la energía perdida. Los resultados se han publicado en la revista Informes de células sobre ciencias físicas .
La energía solar es una de las fuentes de electricidad sostenibles, ecológicas y libres de fósiles más importantes. Las células solares de silicio actualmente en uso pueden utilizar como máximo aproximadamente el 33% de la energía de la luz solar y convertirla en electricidad. EstoEsto se debe a que los paquetes de luz, o fotones, en los rayos del sol tienen una energía que es demasiado baja para ser absorbida por la célula solar, o demasiado alta, de modo que parte de la energía se disipa para desperdiciar calor. Esta eficiencia teórica máximase conoce como el límite de Shockley-Queisser. En la práctica, la eficiencia de las células solares modernas es del 20-25%.
Sin embargo, un fenómeno en fotofísica molecular conocido como fisión singlete puede permitir que fotones con mayor energía se utilicen y se conviertan en electricidad sin pérdida de calor. En los últimos años, la fisión singlete ha atraído cada vez más la atención de los científicos, y se está llevando a cabo una intensa actividad paradesarrollar el material óptimo. Sin embargo, las pérdidas de energía inexplicables durante la fisión singlete hasta ahora han dificultado el diseño de dicho material. Los investigadores no han podido ponerse de acuerdo sobre el origen de estas pérdidas de energía.
Ahora, investigadores de la Universidad de Linköping, junto con colegas en Cambridge, Oxford, Donostia y Barcelona, han descubierto a dónde va la energía durante la fisión singlete.
"La fisión singlete tiene lugar en menos de un nanosegundo, y esto hace que sea extremadamente difícil de medir. Nuestro descubrimiento nos permite abrir la caja negra y ver a dónde va la energía durante la reacción. De esta manera eventualmente podremosoptimizar el material para aumentar la eficiencia de las células solares ", dice Yuttapoom Puttisong, profesor titular del Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping.
Parte de la energía desaparece en forma de un estado brillante intermedio, y este es un problema que debe resolverse para lograr una fisión singlete eficiente. El descubrimiento de adónde va la energía es un paso importante en el camino hacia una célula solar significativamente más alta.eficiencia: del 33% actual a más del 40%.
Los investigadores utilizaron un método transitorio magnetoóptico refinado para identificar la ubicación de la pérdida de energía. Esta técnica tiene ventajas únicas porque puede examinar la 'huella digital' de la reacción de fisión singlete en una escala de tiempo de nanosegundos. Un cristal monoclínico de un polieno, difenil hexatrieno DPH, se utilizó en este estudio. Sin embargo, esta nueva técnica se puede utilizar para estudiar la fisión singlete en una biblioteca de materiales más amplia. Yuqing Huang es un ex estudiante de doctorado en el Departamento de Física, Química y Biología de la Universidad de Linköping, y primer autor del artículo ahora publicado en una revista recientemente establecida, Informes de células sobre ciencias físicas :
"El proceso de fisión singlete real tiene lugar en el material cristalino. Si podemos optimizar este material para retener la mayor cantidad posible de energía de la fisión singlete, estaremos significativamente más cerca de la aplicación en la práctica. Además, el singleteEl material de fisión es procesable en solución, lo que lo hace económico de fabricar y adecuado para la integración con la tecnología de células solares existente ", dice Yuqing Huang.
La investigación ha sido financiada principalmente por el Consejo de Investigación Sueco y la Fundación Knut y Alice Wallenberg.
Nota al pie: un nanosegundo es una mil millonésima de segundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Linköping . Original escrito por Anders Ryttarson Törneholm. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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