Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) han empleado campos magnéticos para revelar cómo se dividen las partículas de luz. Esto podría suponer un gran avance para la próxima generación de células solares al integrar un proceso que podría hacer que esta tecnología sea más eficiente al dividir fotones en trozos pequeños.
Las células solares actuales funcionan absorbiendo fotones que luego son absorbidos por los electrodos pero, como parte de este proceso, gran parte de esta luz se pierde en forma de calor, por lo que los paneles solares no funcionan a plena eficiencia, según explican los investigadores.
Actualmente, casi todos los paneles solares fotovoltaicos que se comercializan están fabricados con silicio, cuyo límite absoluto de eficiencia es del 29,4%. Con el objetivo de mejorar estas cifras, la comunidad científica dirige sus esfuerzos a intentar comprender cómo funciona el proceso molecular denominado fisión singlete.
El estudio, publicado en la revista científica Nature Chemistry, recoge la comprensión científica de lo que sucede cuando los fotones se dividen en el proceso de fisión singlete, y su funcionamiento subyacente. Afirman que este proceso podría aplicarse para mejorar las tecnologías de células solares de silicio existentes.
Mejora de la eficiencia en células solares de silicio
Los fotones de distintos colores de luz tienen energías diferentes. No obstante, los expertos de la UNSW explican que no importa cuál sea la energía de la luz entrante, ya que siempre suministrará la misma energía a la célula solar y cualquier exceso de energía se convertirá en calor, estableciendo un límite en la eficiencia de las células solares.
El estudio de la UNSW aborda la ruta de la fisión singlete utilizando campos magnéticos, que manipulan las longitudes de onda de la luz emitida para revelar la forma en que ocurre la fisión singlete. Así, el nuevo enfoque de los investigadores busca introducir un cambio de paradigma para permitir que las células solares de silicio alcancen un mayor potencial.
Los investigadores esperan que la introducción de la fisión singlete en un panel solar de silicio aumente su eficiencia, dado que este proceso permite que una capa molecular suministre corriente adicional al panel. El proceso divide el fotón en dos fragmentos de energía más pequeños, que luego se pueden utilizar individualmente. Esto garantiza que se utilice una mayor parte de la energía del espectro, y que no se pierda en forma de calor.
El equipo utilizó un láser de una sola longitud de onda para excitar el material de fisión singlete. Luego, utilizaron un electroimán para aplicar campos magnéticos, lo que redujo la velocidad del proceso de fisión singlete, haciéndolo más fácil de observar. A partir de los conocimientos obtenidos sobre la fisión singlete, los investigadores planean crear un prototipo de célula solar de silicio mejorada, y trabajar con sus socios industriales para comercializar esta tecnología. El objetivo es lograr que las células solares de silicio alcancen una eficiencia superior al 30%.