CRISTALES DE PLÁSTICO
LA CLAVE PARA EL TRANSPORTE DE ENERGÍA MÁS ALLÁ DE LOS LÍMITES CONOCIDOS
Científicos de las universidades de Cambridge y Bristol han encontrado una forma de crear nanoestructuras plásticas de semiconductores que absorben la luz y transportan su energía 20 veces más de lo que se había observado anteriormente, allanando el camino para células solares y fotodetectores más flexibles y eficientes.
Los investigadores dicen que sus hallazgos podrían ser un "cambio de juego" al permitir que la energía de la luz solar absorbida en estos materiales sea capturada y utilizada de manera más eficiente.
Los plásticos semiconductores livianos son ahora ampliamente utilizados en las pantallas electrónicas del mercado masivo, como las que se encuentran en teléfonos, tabletas y televisores de pantalla plana. Sin embargo, usar estos materiales para convertir la luz solar en electricidad para producir células solares es mucho más complejo.
Los estados de fotoemoción, cuando los fotones de luz son absorbidos por el material semiconductor, deben moverse para poder "cosechar" antes de que pierdan su energía. Estas excitaciones normalmente solo viajan alrededor de 10 nanómetros en semiconductores plásticos (o poliméricos), por lo que los investigadores necesitan construir pequeñas estructuras modeladas a nanoescala para maximizar la "cosecha".
El Dr. Xu-Hui Jin y sus colegas de la Universidad de Bristol desarrollaron una nueva forma de hacer estructuras semiconductoras cristalinas altamente ordenadas utilizando polímeros.
Los plásticos semiconductores livianos son ahora ampliamente utilizados en las pantallas electrónicas del mercado masivo, como las que se encuentran en teléfonos, tabletas y televisores de pantalla plana. Sin embargo, usar estos materiales para convertir la luz solar en electricidad para producir células solares es mucho más complejo.
Los estados de fotoemoción, cuando los fotones de luz son absorbidos por el material semiconductor, deben moverse para poder "cosechar" antes de que pierdan su energía. Estas excitaciones normalmente solo viajan alrededor de 10 nanómetros en semiconductores plásticos (o poliméricos), por lo que los investigadores necesitan construir pequeñas estructuras modeladas a nanoescala para maximizar la "cosecha".
El Dr. Xu-Hui Jin y sus colegas de la Universidad de Bristol desarrollaron una nueva forma de hacer estructuras semiconductoras cristalinas altamente ordenadas utilizando polímeros.
El Dr. Michael Price del Laboratorio Cavendish de Cambridge midió la distancia recorrida por los estados de salida de la foto, que alcanzó distancias de 200 nanómetros, 20 veces más de lo que era posible anteriormente.
La distancia que la energía se puede mover en estos materiales viene como una gran sorpresa.
Richard Friend
200
nanómetros es especialmente importante porque es mayor que el grosor
del material necesario para absorber por completo la luz ambiental, lo
que hace que estos polímeros sean más adecuados como "recolectores de
luz" para células solares y fotodetectores.
"La ganancia en eficiencia sería en realidad por dos razones: primero, porque las partículas energéticas viajan más lejos, son más fáciles de" cosechar ", y segundo, ahora podríamos incorporar capas de alrededor de 100 nanómetros de espesor, que es el espesor mínimo necesario para absorber toda la energía de la luz, la llamada profundidad de absorción óptica ", dijo el coautor Dr. George Whittell de la Universidad de Bristol. "Anteriormente, en capas tan gruesas, las partículas no podían viajar lo suficiente como para llegar a las superficies".
"La distancia que se puede mover esa energía en estos materiales es una gran sorpresa y señala el papel de procesos de transporte cuánticos inesperados", dijo el coautor del estudio, el profesor Sir Richard Friend del Cambridge Cavendish Laboratory y miembro del St John's College.
El equipo de investigación ahora planea preparar estructuras más gruesas que las del estudio actual y mayores que la profundidad de absorción óptica, con el objetivo de construir prototipos de células solares basadas en esta tecnología.
"La ganancia en eficiencia sería en realidad por dos razones: primero, porque las partículas energéticas viajan más lejos, son más fáciles de" cosechar ", y segundo, ahora podríamos incorporar capas de alrededor de 100 nanómetros de espesor, que es el espesor mínimo necesario para absorber toda la energía de la luz, la llamada profundidad de absorción óptica ", dijo el coautor Dr. George Whittell de la Universidad de Bristol. "Anteriormente, en capas tan gruesas, las partículas no podían viajar lo suficiente como para llegar a las superficies".
"La distancia que se puede mover esa energía en estos materiales es una gran sorpresa y señala el papel de procesos de transporte cuánticos inesperados", dijo el coautor del estudio, el profesor Sir Richard Friend del Cambridge Cavendish Laboratory y miembro del St John's College.
El equipo de investigación ahora planea preparar estructuras más gruesas que las del estudio actual y mayores que la profundidad de absorción óptica, con el objetivo de construir prototipos de células solares basadas en esta tecnología.
También
están preparando otras estructuras capaces de utilizar la luz para
realizar reacciones químicas, como la división del agua en hidrógeno y
oxígeno.
Dr Xuhui Jin
PhD(Chinese Acad.Sc.), MSci(Chinese Acad.Sc.)
Postdoctoral Research Associate+44 (0) 117 954 6332
xuhui.jin@bristol.ac.uk
xuhui.jin@bristol.ac.uk
Sara Collins
Communications Officer
Universidad de Cambridge
sarah.collins@admin.cam.ac.uk
Te puede interesar también
Conviviendo con la Inteligencia Artificial
¿Seremos capaces de tener una coexistencia segura con estas máquinas inteligentes?
Nuestro reloj biológico juega un papel importante, haciéndonos más propensos a infectarnos en ciertos momentos del día.
La OMS advierte que las bacterias causantes de infecciones se hacen cada vez más resistentes y se está perdiendo la batalla antimicrobiana.
Tus comentarios son importantes