Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de los EE. UU. DOE establecieron un nuevo récord mundial de eficiencia para las células solares de puntos cuánticos, en 13.4 por ciento.
Los puntos cuánticos coloidales son materiales electrónicos y, debido a su tamaño asombrosamente pequeño típicamente de 3-20 nanómetros de dimensión poseen propiedades ópticas fascinantes. Las células solares de puntos cuánticos surgieron en 2010 como la tecnología más nueva en una tabla NREL que rastrea los esfuerzos de investigación paraconvierta la luz solar en electricidad con mayor eficiencia. Las células solares de puntos cuánticos de sulfuro de plomo iniciales tuvieron una eficiencia de 2.9 por ciento. Desde entonces, las mejoras han llevado ese número a dos dígitos para que el sulfuro de plomo alcance un récord de 12 por ciento establecido el año pasado por la Universidad deToronto: la mejora de la eficiencia inicial al registro anterior provino de una mejor comprensión de la conectividad entre los puntos cuánticos individuales, mejores estructuras generales del dispositivo y la reducción de defectos en los puntos cuánticos.
El último desarrollo en células solares de puntos cuánticos proviene de un material de puntos cuánticos completamente diferente. El nuevo líder de puntos cuánticos es el triyoduro de plomo de cesio CsPbI3, y está dentro de la familia recientemente emergente de materiales de perovskita de haluro. En forma de puntos cuánticos, CsPbI3produce un voltaje excepcionalmente grande aproximadamente 1,2 voltios en circuito abierto.
"Este voltaje, junto con la banda prohibida del material, los convierte en un candidato ideal para la capa superior en una célula solar multifuncional", dijo Joseph Luther, científico senior y líder de proyecto en el equipo de Materiales Químicos y Nanociencia en NREL.La celda debe ser altamente eficiente pero transparente a longitudes de onda más largas para permitir que esa porción de luz solar alcance capas más bajas. Las celdas en tándem pueden brindar una mayor eficiencia que los paneles solares de silicio convencionales que dominan el mercado solar actual.
Este último avance, titulado "Mejora de la movilidad de los conjuntos de puntos cuánticos CsPbI3 para células fotovoltaicas de alto voltaje y eficiencia récord", se publica en Avances científicos . El documento fue escrito por Erin Sanehira, Ashley Marshall, Jeffrey Christians, Steven Harvey, Peter Ciesielski, Lance Wheeler, Philip Schulz y Matthew Beard, todos de NREL; y Lih Lin de la Universidad de Washington.
El enfoque de múltiples funciones a menudo se usa para aplicaciones espaciales donde la alta eficiencia es más crítica que el costo de hacer un módulo solar. Los materiales de perovskita de punto cuántico desarrollados por Luther y el equipo NREL / Universidad de Washington podrían combinarse con película delgada baratamateriales de perovskita para lograr una alta eficiencia similar a la demostrada para las células solares espaciales, pero construidas a costos aún más bajos que la tecnología de silicio, lo que las convierte en una tecnología ideal tanto para aplicaciones terrestres como espaciales.
"A menudo, los materiales utilizados en aplicaciones espaciales y de techo son totalmente diferentes. Es emocionante ver posibles configuraciones que podrían utilizarse para ambas situaciones", dijo Erin Sanehira, estudiante de doctorado en la Universidad de Washington que realizó una investigación en NREL.
La investigación NREL fue financiada por la Oficina de Ciencia del DOE, mientras que Sanehira y Lin reconocen una beca de tecnología espacial de la NASA.
NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de EE. UU. Para investigación y desarrollo de energía renovable y eficiencia energética. NREL es operado para el Departamento de Energía por The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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