Las nuevas células solares de puntos cuánticos desarrolladas en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, Estados Unidos, coinciden con la eficiencia de los dispositivos existentes, pero sin plomo u otros elementos tóxicos de los que dependen la mayoría de las células solares.
Los investigadores lograron desarrollar paneles solares capaces de adaptarse a diversas condiciones de iluminación. También pueden aprovechar muchas más bandas de luz que las placas solares tradicionales. Una vía para obtener un mejor rendimiento en los paneles.
El desarrollo se basa en un sistema que sintetiza puntos cuánticos cargados magnéticamente. Capturan la energía cinética de los electrones creados por la luz ultravioleta antes de que se desperdicie como calor.
«Este descubrimiento puede potencialmente permitir nuevas células solares altamente eficientes, detectores de luz, fotocátodos y reacciones químicas impulsadas por la luz», dijo Victor Klimov, investigador principal del proyecto de puntos cuánticos.
Libres de elementos tóxicos
Las nuevas células solares de puntos cuánticos de alta eficiencia están libres de elementos tóxicos. El equipo utilizó una reacción de cobre, indio y selenio, con la adición de zinc, para hacer puntos cuánticos dopados con zinc. Los puntos se incorporaron a los vacíos de una película de titanio altamente porosa que sirvió como electrodo de recogida de carga.
La física única de los cristales semiconductores de tamaño nanométrico preparados por síntesis coloidal ha fascinado a los científicos por décadas.
Debido a sus tamaños extremadamente pequeños, de unos pocos nanómetros de diámetro, las propiedades de los nanocristales se pueden manipular al nivel mecánico-cuántico más fundamental. Por lo tanto, se llaman «puntos cuánticos».
Múltiples usos
Los investigadores no solo demostraron dispositivos altamente eficientes, sino que también revelaron el mecanismo subyacente a su notable tolerancia a defectos. En lugar de impedir el rendimiento fotovoltaico, los estados de defecto en los puntos cuánticos de seleniuro de indio y cobre en realidad ayudan al proceso de fotoconversión.
Los puntos cuánticos ya han encontrado muchos usos y están llegando más, pero sobre todo son emisores de luz muy eficientes. Se diferencian de otros tipos de materiales emisores de luz porque su color no es fijo. Se les puede ajustarse fácilmente cambiando el tamaño del punto cuántico. Esta propiedad, que se ha utilizado en pantallas y televisores, pronto ayudará a fabricar bombillas más eficientes y de color ajustable.
Tienen una alta eficiencia de fotoconversión combinada con la notable tolerancia a defectos y la composición libre de elementos tóxicos. Estas características nacen que estos puntos cuánticos sean muy prometedores para implementar células solares económicas, fácilmente escalables y potencialmente desechables.
Los resultados fueron publicados por los investigadores en la revista científica Nature.
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