BOSTON 18 de agosto, el año 2015 - El uso de la energía solar en los EE.UU. está creciendo, pero los paneles en los tejados son todavía un poco la vista. Que cuestan miles de dólares, y los propietarios no recuperar costos por años, incluso en los lugares más soleados o mejor subvencionados. Pero los científicos pueden tener una solución. Ellos informan hoy el desarrollo de una antena única, "verde" que potencialmente podría duplicar la eficiencia de ciertos tipos de células solares y hacerlos más accesibles.
Los investigadores están presentando su trabajo en el 250 Encuentro Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química (ACS). ACS, la sociedad científica más grande del mundo, es la celebración de la reunión aquí a jueves. Cuenta con más de 9.000 presentaciones sobre una amplia gama de temas de ciencias.
"La mayor parte de la luz del sol se emite a través de una ventana muy amplia de longitudes de onda", dice Challa V. Kumar, Ph.D. "Si desea utilizar la energía solar para producir corriente eléctrica, que desea cosechar tanto de ese espectro como sea posible."
Pero las células de silicio solares personas compran hoy en día no son muy eficientes en la parte azul del espectro de luz. Así que el equipo de Kumar de la Universidad de Connecticut construyó una antena que recoge los fotones azules no utilizados y luego los convierte en fotones de menor energía que el silicio a continuación, puede convertirse en corriente.
"Muchos grupos de todo el mundo están trabajando duro para hacer este tipo de antena, y el nuestro es el primero de este tipo en todo el mundo", dice.
células solares comerciales hacen un buen trabajo de convertir la luz de aproximadamente 600 a 1.000 nanómetros (nm) en corriente eléctrica, pero no de la gama de 350 y 600 nm se. Eso es parte de la razón por la que las células solares en el mercado hoy en día son sólo alrededor del 11 al 15 por ciento de eficiencia. paneles de gama alta puede alcanzar el 25 por ciento de eficiencia, pero son inasequibles para la mayoría de los clientes. prototipos de laboratorio pueden alcanzar eficiencias aún mayores, pero son difíciles de escalar.
La conversión de la porción no utilizada sobre todo del espectro de luz a longitudes de onda células solares puede utilizar de una manera asequible está lejos de ser una tarea sencilla. Para hacer frente a este problema, Kumar se volvió a colorantes orgánicos. Los fotones de la luz excita las moléculas de colorante, que pueden entonces, bajo las circunstancias adecuadas, relajarse y emiten fotones menos energéticos, sino más silicio ambiente.
Pero para obtener moléculas de colorante para trabajar juntos, tienen que ser envueltos individualmente y densamente, al tiempo que satisface ciertos requisitos de la mecánica cuántica. Para abordar esta cuestión, se incrustan los colorantes dentro de un hidrogel de proteína-lípido mezclándolos juntos, calentándolas y luego enfriar a temperatura ambiente. Con este sencillo proceso, el material se envuelve alrededor de las moléculas de colorante individuales, manteniéndolos separados mientras que el embalaje ellos densamente. En lugar de crear una antena de radio similar, sin embargo, el procedimiento resulta en una película delgada, de color rosado que puede estar recubierto en la parte superior de una célula solar.
"Es la química muy simple", dice Kumar. "Se puede hacer en la cocina o en un pueblo remoto. Eso hace que sea barato de producir ".
Estas antenas están hechas con materiales biológicos y no tóxicas que son comestibles, en teoría, dice Kumar. "No es que usted quiere comer sus células solares, sino que debe ser compostable para que no se acumule en el medio ambiente", dice.
Ahora su equipo está trabajando con una empresa de Connecticut para averiguar cómo aplicar la antena artificial para células solares comerciales. En otros proyectos, también están pensando maneras de usar el hidrogel versátil para la administración de fármacos y diodos emisores de luz blanca.
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