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Miércoles, 15 mayo 2013
Física

Técnica fotovoltaica para obtener por cada fotón dos electrones en vez de uno

Durante décadas de investigación en células solares, se ha venido considerando que existe un límite absoluto para la eficiencia con que dichos dispositivos pueden convertir la luz solar en electricidad: El Límite de Eficiencia de Shockley-Queisser, el cual establece que la eficiencia de conversión máxima nunca puede exceder del 34 por ciento en una unión P-N optimizada de semiconductores.

Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han mostrado que existe una manera de superar ese límite tan fácilmente como algunos aviones actuales superan la barrera del sonido, la cual también se llegó a creer que era un límite máximo.

El principio subyacente en esta novedosa técnica se conoce en la teoría desde la década de 1960. Pero era una idea poco divulgada y que nadie había logrado llevar a la práctica. El equipo de Daniel Congreve, Nicholas Thompson, Eric Hontz, Shane Yost, Jiye Lee, Marc Baldo y Troy Van Voorhis ha conseguido, por vez primera, llevar a cabo una demostración práctica de la idea.

En una célula fotovoltaica estándar, cada fotón arranca exactamente un electrón dentro del material fotovoltaico. Luego, ese electrón suelto se puede aprovechar mediante cables que trasmiten la corriente eléctrica.

En la nueva técnica, sin embargo, cada fotón puede arrancar dos electrones. Esto hace que el proceso sea mucho más eficiente: En una célula estándar, cualquier exceso de energía transportada por un fotón se pierde en forma de calor, mientras que en el nuevo sistema la energía extra hace que se produzcan dos electrones en vez de uno.

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Aunque los paneles solares comerciales de la actualidad suelen tener una eficiencia de como mucho el 25 por ciento, un célula solar de silicio que aproveche el fenómeno físico, que ahora ha podido ser llevado a la práctica de forma controlada, debería permitir alcanzar una eficiencia superior al 30 por ciento, según valora Baldo. Eso sería un salto enorme en un campo caracterizado por aumentos paulatinos de eficiencia mucho más pequeños.

También es factible mejorar las eficiencias de los paneles solares apilando juntas diferentes células solares, pero combinar de este modo células solares resulta caro con los materiales de las células solares convencionales. En cambio, la nueva tecnología promete poder funcionar como recubrimiento de bajo costo aplicado a células solares.

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