Material ultradelgado que podría duplicar la eficiencia de células solares

Los paneles solares de color azulado oscuro que hoy en día reposan en tejados y otros espacios suelen estar hechos de silicio, un material semiconductor de uso muy común en múltiples ámbitos. Sin embargo, la tecnología fotovoltaica de silicio tiene sus limitaciones, ya que pierde en forma de calor residual hasta el 40% de la energía que recoge de la luz solar. Unos científicos han encontrado una vía para evitar esta situación.

Un equipo integrado, entre otros, por Rachelle Austin, Yusef Farah, Amber Krummel y Justin Sambur, los cuatro de la Universidad Estatal de Colorado en Estados Unidos, ha llegado a la conclusión de que sería muy provechoso fabricar células solares utilizando no silicio, sino un material natural disponible en gran abundancia (en forma de mineral) llamado disulfuro de molibdeno.

Mediante una creativa combinación de técnicas fotoelectroquímicas y espectroscópicas, los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos que demostraron que películas extremadamente finas de disulfuro de molibdeno presentan propiedades sin precedentes en términos de portador de carga que podrían algún día posibilitar la fabricación a gran escala de paneles solares mucho más eficientes que los actuales.

Austin y sus colegas descubrieron que esas películas ultradelgadas de material son tan buenas para convertir la luz en energía eléctrica porque su estructura cristalina les permite extraer y explotar la energía de los llamados portadores calientes, que son electrones muy energéticos que se excitan brevemente desde su estado básico cuando reciben suficiente luz visible.

Los investigadores descubrieron que, en su célula fotoelectroquímica, la energía de estos portadores calientes se convertía inmediatamente en fotocorriente, en vez de perderse en forma de calor.

Yusef Farah y Rachelle Austin con un espectrómetro especial que emplearon para medir las propiedades de los portadores de carga en las películas ultradelgadas de disulfuro de molibdeno. (Foto: John Eisele / Colorado State University)

Este fenómeno de extracción energética de portadores calientes no se da en las células solares de silicio convencionales.

Austin y sus colegas exponen los detalles técnicos de su investigación y de los experimentos realizados en la revista académica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), bajo el título “Hot carrier extraction from 2D semiconductor photoelectrodes”. (Fuente: NCYT de Amazings)