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Nuevos hallazgos de ayuda al desarrollo de células solares más eficientes

Published on October 8, 2010 at 5:02 AM

Un equipo de investigadores de la North Carolina State University y el Reino Unido ha descubierto que la baja tasa de conversión de energía en todas las de polímero de tecnología de células solares es causada por la estructura de las células solares sí mismos. Ellos esperan que sus hallazgos conduzcan a la creación de células solares más eficientes.

Poliméricos células solares están hechas de delgadas capas de estructuras interpenetradas a partir de dos diferentes plásticos conductores y son cada vez más populares porque son potencialmente barato de fabricar que las actualmente en uso y se puede "pintar" o impresas en una variedad de superficies, incluidas las películas flexibles a partir del mismo material que la mayoría de botellas de soda. Sin embargo, estas células solares aún no son rentables para hacer, ya que sólo tienen una tasa de conversión de energía de alrededor de tres por ciento, en comparación con la tasa del 15 por ciento a 20 en la tecnología solar actual.

"Las células solares tienen que ser al mismo tiempo lo suficientemente gruesa como para absorber los fotones del sol, pero tienen una estructura lo suficientemente pequeño como para que la energía capturada - conocido como un excitón - para poder viajar al sitio de separación de carga y la conversión a la electricidad que usamos , "dice el Dr. Harald Ade, profesor de física y uno de los autores de un artículo que describe la investigación. "Las células solares capturan los fotones, pero el excitón tiene demasiado lejos para viajar, la interfaz entre las dos diferentes plásticos utilizados es demasiado duro para la separación de carga eficiente, y su energía se pierde."

Resultados de los investigadores aparecen en línea en materiales funcionales avanzados y la revista Nano Letters.

Para que la célula solar sea más eficiente, dice Ade, la capa que absorbe los fotones deben ser alrededor de 150-200 nanómetros de espesor. (Un nanómetro es mil veces más pequeño que el ancho de un cabello humano). Excitón El resultado, sin embargo, sólo tiene que viajar una distancia de 10 nanómetros antes de la separación de carga. La forma en que las células solares poliméricas están estructurados impide este proceso.

Ade continúa: "En el sistema de todos los polímeros investigados, la distancia mínima que el excitón debe recorrer es de 80 nanómetros, el tamaño de las estructuras formadas dentro de la película fina. Además, los dispositivos de forma en que se fabrican actualmente, la interfaz entre las estructuras de ISN 't bien definidos, lo que significa que los excitones, o cargos, quedan atrapados. Los nuevos métodos de fabricación que proporcionan estructuras más pequeñas y más cortante interfaces de necesidad de encontrar ".

Ade y su equipo planean buscar en los diferentes tipos de polímeros basados ​​en células solares para ver si sus bajas eficiencias se deben a este problema estructural mismo. Tienen la esperanza de que sus datos se llevan los químicos y los fabricantes a explorar diferentes maneras de poner estas células en conjunto para aumentar la eficiencia.

"Ahora que sabemos por qué la tecnología existente no funciona tan bien como podría, nuestros próximos pasos serán en el estudio de procesos físicos y químicos que corregir esos problemas. Una vez que tengamos un punto de referencia de la eficiencia, podemos redirigir la investigación y los esfuerzos de fabricación. "

Fuente: http://www.ncsu.edu/

Last Update: 27. October 2011 06:08

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