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Clave para convertir la luz en electricidad se encuentra en los cristales

Clave para convertir la luz en electricidad se encuentra en los cristales

De una forma u otra, los investigadores siempre están jugando con la luz. Desde los físicos que intentan convertirlo en materia hasta los científicos

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De una forma u otra, los investigadores siempre están jugando con la luz. Desde los físicos que intentan convertirlo en materia hasta los científicos que lo almacenan como sonido, esta radiación electromagnética tiene muchas propiedades que pueden ser explotadas de manera creativa y muy útil.

Ahora, un nuevo trabajo de la Universidad de Amsterdam (UA) y la Universidad de Osaka (OU) acaba de revelar un descubrimiento crucial relacionado con los cristales de perovskita que pueden ser la clave para convertir la luz de manera eficiente en electricidad. La investigación dirigida por el prof. Tom Gregorkiewicz (UA, OU) y el Prof. Yasufumi Fujiwara (OU) encontraron que los cristales tienen fuertes propiedades de multiplicación de portadores, un hecho que hasta ahora no conocíamos.

Propiedades de multiplicación de portadora
Los perovskitas, descubiertos en 1839 por el mineralogista alemán Gustav Rose y que llevan el nombre del mineralogista ruso Conde Lev Alekseevich Perovski, son minerales con el mismo tipo de estructura cristalina que el óxido de titanio y calcio (CaTiO3). Esta estructura es conocida como la estructura perovskita.

Los materiales que tienen aplicaciones son las células solares de perovskites que se sabe que son preferibles a las de silicio tradicionales porque se pueden fabricar con técnicas mucho más simples y más baratas. Además, la eficiencia de las células solares de los dispositivos que utilizan perovskitas ha aumentado significativamente en los últimos años (3.8% en 2009 a 22.7% a finales de 2017 en arquitecturas de unión única).

Con el potencial de ofrecer una eficiencia muy alta combinada con bajos costos de producción, estas células de perovskitas se consideran la tecnología solar de mayor avance hasta la fecha. Sus propiedades electrónicas deseables también las han visto útiles en la construcción de LED, pantallas de TV e incluso láseres.

El límite de Shockley-Queisser
A pesar de que los físicos los estudiaron ampliamente en el último año, los investigadores aún tenían que descubrir esta impresionante capacidad de multiplicación de portadores. Ahora, la revelación está obligada a ver el límite de Shockley-Queisser revisado.

Este límite, también conocido como límite de equilibrio detallado, se refiere a la máxima eficiencia teórica de una célula solar (es decir, su capacidad para convertir la luz en energía eléctrica). En células solares ordinarias, se encuentra a lo sumo un poco del 30%.

Sin embargo, en los materiales que muestran el efecto de la multiplicación de la portadora, ese límite ya se ha superado, con una eficiencia de hasta el 44% alcanzada. La pregunta ahora es, ¿qué podrían lograr las perovskitas?

Hasta ahora, los estudios de espectroscopía realizados por los investigadores sobre nanocristales de perovskita hechos de cesio, plomo y yodo han demostrado que “la eficacia de este efecto es mayor que la reportada hasta ahora por cualquier otro material”. Estos estudios fueron respaldados por científicos de materiales. Chris de Weerd y Leyre Gomez de los Materiales Optoelectrónicos, así como el personal del Instituto Nacional AIST en Tsukuba y la Universidad Técnica de Delft.

De Weerd, quien exitosamente defendió su Ph.D. Tesis sobre esta y otras investigaciones, cree que el descubrimiento abrirá nuevas puertas para los cristales. “Hasta ahora, la multiplicación de portadores no había sido reportada para perovskites”, dijo De Weerd en un comunicado.

“Que ahora hemos descubierto que tiene un gran impacto fundamental en este próximo material. Por ejemplo, esto muestra que las perovskitas se pueden usar para construir fotodetectores muy eficientes, y en el futuro quizás células solares “, agregó

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