Investigadores descubren el mecanismo para conservar electrones calientes por más tiempo, abriendo un camino revolucionario para la energía solar.
Energía solar. Imagen de referencia de paneles solares.
Retener el calor residual de la luz para convertirlo en electricidad es la clave del nuevo mecanismo físico que promete romper las barreras actuales de la energía solar. La tecnología se basa en ralentizar la pérdida energética mediante perovskitas de estaño, extendiendo el rendimiento del material antes de que la radiación se disipe.
Esta innovación busca derribar el histórico límite teórico de Shockley-Queisser, barrera física que restringe la eficiencia máxima de las celdas convencionales a un 33%.
Hasta ahora, la radiación fotónica más potente genera partículas con exceso de carga útil que, bajo condiciones estándar, terminan enfriándose en cuestión de picosegundos.
Dicho proceso provoca que una fracción considerable del recurso lumínico captado se pierda de manera irreversible en forma de calor antes de integrarse a la red eléctrica.
Una investigación liderada por científicos de la Universidad de Groningen, en los Países Bajos, dio con un fenómeno sin precedentes.
Tras analizar perovskitas de haluros metálicos basadas en estaño mediante simulaciones computacionales y pruebas experimentales, el equipo comprobó que estas partículas logran sostener su estado energizado por nanosegundos —hasta 1.000 veces más que lo habitual—.
La magnitud de la cifra hizo que, en primera instancia, los propios autores dudaran de las mediciones del laboratorio hasta verificar su veracidad teórica.
El avance, publicado en la revista científica ACS Energy Letters, descansa sobre la acción conjunta de dos fenómenos. En primer lugar, actúa el "cuello de botella de fonones calientes", donde el entorno inmediato del material se eleva de temperatura tan rápido que retroalimenta al electrón, creando una barrera térmica que frena su enfriamiento.
En segundo lugar, se suma el "efecto Burstein-Moss", proceso en el cual la saturación de los niveles energéticos inferiores impide que el resto de las partículas descienda con rapidez.
De conseguir dispositivos capaces de recolectar este flujo térmico excedente antes de que se extinga, la industria fotovoltaica podrá producir un mayor volumen de energía utilizando la misma cantidad de radiación solar.
A la larga, el perfeccionamiento de estas perovskitas de estaño abarataría los costos de generación y aceleraría la transición energética global hacia fuentes limpias.
Pese a los avances, los expertos advierten que la aplicación comercial requiere aún de múltiples fases de desarrollo para resolver cómo incorporar estos compuestos en celdas de uso cotidiano de forma efectiva.
