En su búsqueda de materiales de mayor calidad, la Universidad de Lehigh desarrolló un material único y altamente eficiente. Los investigadores creen que este material, con su eficiencia cuántica del 190%, podría mejorar los paneles solares. Se espera que la próxima generación de células solares sea altamente eficiente gracias a esto.
El nuevo material desarrollado por la Universidad de Lehigh se utilizó como capa prototipo activa en células solares. Para su sorpresa, presenta una tasa de absorción fotovoltaica promedio del 80 % y una alta tasa de generación de portadores fotoexcitados.
Además, observaron una eficiencia cuántica externa (EQE) cercana al 190%. Esto demuestra la posibilidad de superar el límite de eficiencia de los materiales de silicio y de llevar el uso de materiales cuánticos a nuevos niveles en la energía fotovoltaica.
El profesor de física Chinedu Ekuma afirmó: “Este trabajo representa un importante avance en nuestra comprensión y desarrollo de soluciones energéticas sostenibles, y pone de relieve enfoques innovadores que podrían redefinir la eficiencia y la accesibilidad de la energía solar en un futuro próximo”.
Estos materiales, denominados generación de excitones múltiples (MEG), aún necesitan más investigación para lograr su objetivo de ser comercializados ampliamente.
Propiedades del material cuántico con una eficiencia del 190%
- La cantidad de energía fotónica que pierden las células solares tradicionales es capturada con precisión por estos materiales.
- Además, el proceso no excluye Producción y reflexión de calor.
- El material recién descubierto es altamente eficiente debido a su estados de banda intermedios únicos.
- Estos niveles de energía específicos se colocan dentro de la estructura electrónica del material, lo que los hace ideales para la conversión de energía solar.
- Los niveles de energía dentro de la subbanda óptima tienen estados llenos de energía.
- El material produce eficientemente cargadores portadores y absorbe la luz solar. hasta 0.78 y 1.26 electronvoltios.
- En las regiones visible e infrarroja del espectro electromagnético, este material también presenta altos niveles de absorción.
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Después de un extenso modelado informático del sistema, el profesor Ekuma desarrolló este prototipo como prueba de su concepto.
- Este nuevo material se crea tomando ventaja de los huecos de van der Waals. Se trata de pequeños espacios atómicos que se encuentran entre las capas de materiales bidimensionales.
- Estos espacios se utilizan eficazmente para insertar otros materiales intercalados dentro de las capas. mejora o ajusta las propiedades del material.
- Siguiendo este enfoque, se insertó cobre cerovalente entre las capas de seleniuro de germanio (GeSe) y sulfuro de estaño (SnS), un material bidimensional.
Explicó: “Su rápida respuesta y eficiencia mejorada indican firmemente el potencial del GeSe/SnS intercalado con Cu como material cuántico para su uso en aplicaciones fotovoltaicas avanzadas, ofreciendo una vía para mejoras de eficiencia en la conversión de energía solar”.
“Es un candidato prometedor para el desarrollo de células solares de alta eficiencia de próxima generación, que desempeñarán un papel crucial para satisfacer las necesidades energéticas mundiales”, añadió el profesor.
El profesor Ekuma señala que la técnica empleada durante el proceso ya es muy avanzada. Si bien la tecnología cuántica de la Universidad de Lehigh, con una eficiencia del 190 %, podría mejorar los paneles solares, se requiere mayor investigación y desarrollo. Solo entonces podrá considerarse apta para su integración en los sistemas de energía solar actuales.
Fuente : Material cuántico CuxGeSe/SnS para aplicaciones fotovoltaicas
