La conversión de energía solar consigue una mejora importante
Los investigadores han creado un nuevo material que supera dos de los obstáculos principales a la energía solar: absorbe toda la energía contenida en luz del sol, y genera electrones de una manera que los haga más fáciles capturar.
Materiales solares híbridos
Los químicos de la universidad de estado de Ohio y sus colegas combinaron eléctricamente el plástico conductor con los metales incluyendo el molibdeno y el titanio para crear el material híbrido.
En un estudio publicó en la aplicación actual los procedimientos de la Academia de Ciencias nacional (PNAS), catedrático distinguido y la silla del departamento de química, Malcolm Chisholm explicada, “allí es otros tales híbridos hacia fuera allí, pero la ventaja de nuestro material es que podemos cubrir la gama entera del espectro solar.”
Frecuencias del color en luz del sol
La luz del sol contiene el espectro entero de los colores que se pueden considerar con el ojo desnudo, que incluye todos los colores del arco iris. Qué nuestros ojos interpretan pues el color es niveles de energía realmente diversos, o frecuencias de la luz. Los materiales de la célula solar de los hoy pueden capturar solamente una pequeña gama de frecuencias, así que pueden capturar solamente una pequeña fracción de la energía contenida en luz del sol.
Este nuevo material es el primer que puede absorber toda la energía contenida en luz visible inmediatamente.
Corriente eléctrica optimizada
El material genera electricidad apenas como otros materiales de la célula solar hace: la luz energiza los átomos del material, y algunos de los electrones en esos átomos se golpean flojamente.
Idealmente, los electrones salen a raudales del dispositivo como corriente eléctrica, pero aquí es adonde la mayoría de las células solares funcionan en apuro. Los electrones permanecen solamente flojos para una fracción minúscula segundo antes de que se hundan nuevamente dentro de los átomos de los cuales vinieron. Los electrones se deben capturar durante el breve periodo de tiempo que están libres, y esta tarea, separación de la carga llamada, es difícil.
En el nuevo material híbrido, los electrones siguen siendo libres mucho más largo que siempre antes.
Diseño material híbrido
Para diseñar el material híbrido, los químicos exploraron diversas configuraciones moleculares en una computadora en el centro del superordenador de Ohio. Entonces, con los colegas en la universidad de Taiwán nacional, sintetizaron las moléculas del nuevo material en una solución líquida, medidas las frecuencias de la luz las moléculas absorbieron, y también midieron la longitud del tiempo que los electrones emocionados seguían siendo libres en las moléculas.
Fluorescencia contra fosforescencia
Vieron algo muy inusual. Las moléculas no acaban de ser fluorescentes como hacen algunos materiales de la célula solar. Phosphoresced también. Ambos efectos luminosos son causados por un material que absorbe y que emite energía, pero últimos de la fosforescencia mucho más de largo.
A su sorpresa, los químicos encontraron que el nuevo material emitía electrones en dos diversos estados de energía - uno llamado un estado de camiseta, y el otro un estado de trío. Ambos estados de energía son útiles para los usos de la célula solar, y el estado de trío dura mucho más de largo que el estado de camiseta.
Los electrones en el estado de camiseta permanecían libres para hasta 12 picosegundos, o los trillionths de un segundo - no inusual comparado a algunos materiales de la célula solar. Pero los electrones en el estado de trío permanecían libremente 7 millones de veces más de largo - hasta 83 microsegundos, o millionths de un segundo.
Cuando depositaron las moléculas en una película fina, similar a cómo puede ser que sean arreglados en una célula solar real, los estados de trío duraron incluso más de largo: 200 microsegundos.
“Este estado emocionado duradero debe permitir que manipulemos mejor la separación de la carga,” Chisholm dijo.
El futuro de la tecnología de la célula solar
A este punto, el material está a años del desarrollo comercial, pero él agregó que este experimento proporciona una prueba del concepto: los materiales híbridos de esa célula solar tales como éste pueden ofrecer características inusuales. Con las células solares que se comportan de este modo, podemos garantizar virtualmente que bastante energía solar estará disponible accionar ciudades y estados cuando el tiempo viene convertir completamente a las fuentes de energía renovable.
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