Nanotecnología

El dispositivo fotovoltaico alimentado por silicio negro ofrece un 132% de eficiencia

El dispositivo fotovoltaico alimentado por silicio negro ofrece un 132% de eficiencia


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Investigadores de la Universidad Aalto en Finlandia han desarrollado un diseño de dispositivo fotovoltaico que tiene una eficiencia cuántica del 132%.

Este impresionante y aparentemente improbable exploit fue posible gracias al silicio negro nanoestructurado, un material semiconductor descubierto accidentalmente en los años 80 que baja reflectividad y alta absorción de luz. Este logro podría resultar un gran salto en la tecnología de células solares.

Hipotéticamente, si un dispositivo tiene una eficiencia cuántica del 100%, cada fotón que golpea el dispositivo generará un electrón, que será transportado a través de los circuitos para generar electricidad.

Este dispositivo, sin embargo, se presenta con una enorme eficiencia del 132%. Lo que esto significa en realidad es que cada fotón generará un electrón con una probabilidad aproximada de 1/3 de que un electrón adicional salga de su órbita y se una al circuito.

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Puedo escucharlos a todos alzando sus voces "Bu ... pero ¿qué pasa con las leyes de la física? ¡No podemos simplemente crear electricidad de la nada!"

Para entender cómo esto es posible, primero tenemos que entender cómo funcionan los materiales fotovoltaicos. Cuando un fotón golpea la superficie de un dispositivo fotovoltaico, un electrón sale de su órbita. En determinadas circunstancias, un fotón de alta energía puede sacar dos electrones de su órbita. Entonces todavía estamos cumpliendo con las leyes de nuestro universo aquí.

En muchas células solares, ciertos factores conducen a una pérdida de eficiencia. A veces, los fotones se reflejan en la superficie del dispositivo sin interactuar con sus electrones o los electrones desprendidos llenan el agujero que queda en otro átomo antes de unirse al circuito.

Entonces, con su desarrollo reciente, el equipo de Aalto afirma que han superado en gran medida estas barreras. El silicio negro absorbe fotones de manera mucho más eficiente que otros materiales y su nanoestructura con conos y columnas evita en gran medida la recombinación de electrones en la superficie.

El equipo afirma que esta eficiencia récord podría usarse para mejorar cualquier tipo de fotodetector, ya sean células solares o sensores de luz para otros fines.

La investigación ha sido aceptada para su publicación en Physical Review Letters el 28 de julio de 2020.


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