Un equipo de científicos de la Universidad Lehigh en Pensilvania, ha creado una formulación innovadora que combina nuevos elementos químicos para lograr una eficiencia energética sin precedentes en dispositivos de células solares. Este avance podría revolucionar el sector de las energías renovables.
El material cuántico desarrollado, con Generación de Excitones Múltiples (MEG), ha demostrado una capacidad de absorción del 80% y una alta tasa de portadores fotoexcitados cuando se integra como capa activa en células solares. Según los resultados teóricos, la eficiencia de conversión de electricidad podría alcanzar hasta el 63%, superando significativamente el récord anterior del 37% logrado con materiales como la perovskita.
Este logro supone un gran avance, considerando que el uso de la eficiencia cuántica extrema (EQE), que mide la capacidad de las células fotovoltaicas para convertir fotones en electrones utilizables, había alcanzado el 100%. Los nuevos experimentos han mostrado que el EQE puede llegar a niveles del 110% y 190% en un amplio espectro de ondas solares, incluyendo luz visible e infrarroja cercana.
La investigación, publicada en la revista “Science Advances”, confirma que el prototipo desarrollado ofrece una mayor absorción fotovoltaica del 80%, mejorando significativamente la conversión de luz solar en electricidad. El material combina germanio (Ge), selenio (Se) y sulfuro de estaño (SnS) con átomos de cobre (Cu) de valencia cero insertados entre sus capas, formando un compuesto bidimensional (2D) Van der Waals (vdW) con una configuración cristalina plana unida por enlaces iónicos.
Este nuevo material, denominado CuxGeSe/SnS, está diseñado en una lámina delgada apilada verticalmente, lo que promueve la captura de energía. Aumentar el grosor de la capa activa permite obtener mayor actividad óptica y mejorar el EQE en longitudes de onda de 600 a 1200 nm. Estos estados de banda intermedia permiten capturar más energía de los fotones, que en los paneles solares convencionales se pierde por reflexión o producción de calor.
Obtener una conversión eléctrica del 63% con esta nueva tecnología es un hito histórico para el sector de las energías renovables. Este avance podría cambiar por completo las perspectivas de eficiencia energética en el camino hacia la autosuficiencia energética. El equipo de investigadores resalta la importancia de continuar colaborando con la industria para mejorar el EQE, y ya se observan transformaciones en los paneles solares con diseños más texturizados que minimizan las pérdidas de energía por reflexión.
Chinedu Ekuma, miembro del equipo de investigación, afirmó: “Este descubrimiento es un paso trascendental para la optimización de energías renovables y ofrece una nueva tecnología para que el panel solar convencional alcance una mayor eficiencia en el camino hacia la independencia de los combustibles fósiles”.
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