Células fotovoltaicas de mayor eficiencia mediante puntos cuánticos cargados

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Buffalo, han desarrollado una nueva tecnología basada en nanomateriales que ofrece el potencial de aumentar la eficiencia de las células fotovoltaicas en hasta un 45 por ciento. Concretamente, han demostrado que la incorporación de puntos cuánticos cargados en fotocélulas pueden mejorar la producción eléctrica, permitiendo que las células capten la luz infrarroja.

Debido a que la técnica se puede aplicar a muchas estructuras fotovoltaicas diferentes, los integrantes del equipo de investigación decidieron crear su propia empresa, OPtoElectronic Nanodevices LLC, para dar un paso firme en la comercialización de esta tecnología.

Al ajustar el más pequeño de los elementos, los ingenieros tenían la esperanza de aumentar drásticamente la cantidad de luz que las células fotovoltaicas convierten en electricidad. Con la ayuda del Laboratorio de Investigación del Ejército y de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, consiguieron demostrar que la incorporación de puntos cuánticos cargados en fotocélulas pueden mejorar la producción eléctrica, permitiendo que las células capten luz infrarroja para aumentar la vida útil de los fotoelectrones.

La idea de la incorporación de puntos cuánticos en los paneles solares no es nueva, la comunidad científica había propuesto hace una década implementar esta técnica para mejorar la eficiencia al permitir que los paneles capten de luz invisible, infrarroja, además de la luz visible. Sin embargo, los intensos esfuerzos en esta dirección hasta ahora tuvieron un éxito limitado.

El grupo de investigación de la UB y sus colaboradores no sólo han utilizado con éxito los puntos cuánticos simplificados para captar la luz infrarroja, sino que han adoptado la tecnología hacia un paso más allá, empleando la activación selectiva de forma que los puntos cuánticos, dentro de la célula fotovoltaica, posean una carga incorporada significativa.

Esta carga incorporada es beneficiosa, ya que repele a los electrones, lo que obliga a viajar por los puntos cuánticos. De lo contrario, los puntos cuánticos crean un canal de recombinación que en esencia, “capturan” los electrones en movimiento y evitan que contribuyan a la corriente eléctrica.

La semana pasada presentaron las solicitudes provisionales de patente de esta tecnología, que tiene el potencial de aumentar la eficiencia de células fotovoltaicas hasta un 45 por ciento. Con células fotoeléctricas de alta eficiencia, los consumidores podrán ahorrar dinero y los proveedores requerirán de menor espacio para producir energía de forma rentable.

Los ingenieros han invertido grandes cantidades de tiempo en el desarrollo de los puntos cuánticos con carga incorporada, llamada “Q-BIC”. Para mejorar aún más la tecnología y llevarla al mercado, OPtoElectronic Nanodevices LLC, está buscando financiación de inversores privados y ayudas de programas federales.

Los integrantes del equipo de investigación fueron Vladimir Mitin, Andrei Sergeev y Nizami Vagidov, miembros de la facultad en el departamento de ingeniería eléctrica de la UB; Kitt Reinhardt de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea, Little John y la experta en nanofabricación avanzada Kimberly Sablon del Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos.

Más información | Research Departament UB