viernes, 1 de febrero de 2013

Uno dentro, dos fuera: simulando células solares más eficientes

El uso de una exótica forma de silicio podría mejorar sustancialmente la eficiencia de las células solares, de acuerdo con las simulaciones por ordenador realizadas por investigadores de la UC Davis.

Las células solares están basadas en el efecto fotoeléctrico: un fotón o partícula de luz, golpea el cristal de silicio y genera un electrón cargado negativamente y un hueco cargado positivamente. Recolectar esas parejas de electrón-hueco genera corriente eléctrica. Las células solares convencionales generan una pareja electrón-hueco por fotón recibido, y tienen una eficiencia máxima teórica del 33%. Una nueva forma de mejorar esa eficiencia es generar más de una pareja electrón-hueco por fotón.Este enfoque es capaz de incrementar dicha eficiencia máxima hasta el 42%, más allá que ninguna otra célula solar actual. De hecho, hay razones para creer que si se usan espejos parabólicos para concentrar la luz solar sobre dicho nuevo tipo de célula solar, su eficiencia podría llegar hata el 70%.

Los investigadores indican que las nanopartículas tienen un tamaño de nanómetros, típicamente solo unos átomos de diámetro. Debido a su pequeño tamaño, muchas de sus propiedades son diferentes de los materiales en bruto. En particular, la probabilidad de generar más de una pareja mejora, dirigida por un efecto llamado "confinamiento cuántico". Con nanopartículas de silicio convencional, el paradigma solo funciona con luz ultravioleta. Este nuevo enfoque será útil solo cuando se demuestre que funciona con luz solar visible.

Los investigadores simularon el comportamiento de una estructura de silicio llamada BC8, que se forma bajo alta presión pero es estable a presión normal, como el diamante, que se forma a altas presiones pero es estable a presión normal. Las simulaciones demostraron que las nanopartículas de silicio BC8 de hecho generaban múltiples parejas electrón-hueco por fotón incluso cuando eran expuestas a luz visible.

Via UC Davis

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