Las células solares de puntos cuánticos baten el récord de eficiencia y superan el objetivo de la tecnología de silicio

Ingenieros del UNIST de Corea del Sur han mejorado notablemente la eficiencia de una de las tecnologías de células solares más prometedoras y emergentes, logrando un récord mundial de eficiencia del 18,1% en células solares de puntos cuánticos.

Los puntos cuánticos son cristales semiconductores en miniatura con forma de círculo, conocidos por su excepcional eficiencia en la absorción y emisión de luz. Su tamaño puede ajustarse para determinar el color de la luz que captan, lo que los hace valiosos en tecnologías de visualización o aplicaciones de sensores.

Ventajas únicas de los puntos cuánticos en eficiencia, asequibilidad y soluciones pulverizables

Sin embargo, su aplicación más prometedora podría ser en células solares. A diferencia de la mayoría de las células solares comerciales que utilizan materiales a granel para la capa colectora de luz, en las que toda la superficie absorbe las mismas longitudes de onda, los puntos cuánticos ofrecen la ventaja de utilizar múltiples tamaños que se dirigen a diferentes partes del espectro, aumentando así la eficiencia potencial. Además, son rentables, fáciles de fabricar y pueden transformarse en una solución pulverizable.

En el reciente estudio, los investigadores del UNIST hicieron ajustes para perfeccionar la tecnología. Aunque las células solares de puntos cuánticos con materiales orgánicos presentan la mayor eficiencia teórica, tienden a ser menos estables a la luz solar y a las condiciones climáticas adversas debido a los defectos, lo que las hace menos adecuadas para una exposición prolongada a la luz solar. Para solucionar este problema, las células solares de este tipo suelen fabricarse con materiales inorgánicos, pero esto compromete su eficiencia, como señala el equipo de investigación.

El equipo del UNIST utilizó perovskita orgánica para sus puntos cuánticos e introdujo un método novedoso para anclarlos a un sustrato, lo que permitió una disposición más estrecha de los puntos. Esta mejora dio lugar a una eficiencia récord del 18,1%, superando la cifra de 2020 del 16,6%. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) verificó y reconoció de forma independiente este logro en su tabla comparativa de eficiencia de diversas tecnologías.

Las células solares de puntos cuánticos mantienen su eficiencia durante largos periodos y en condiciones adversas

Además, la estabilidad de las nuevas células solares mejoró significativamente. Mantuvieron su eficiencia durante 1.200 horas en condiciones estándar y 300 horas a una temperatura elevada de 80 °C (176 °F). Incluso después de dos años almacenadas, su rendimiento se mantuvo constante.

Aunque las células solares de puntos cuánticos aún tienen un largo camino que recorrer para igualar el uso generalizado de las células solares de silicio, que llevan en uso más de medio siglo y se acercan a su eficiencia máxima teórica, el rápido progreso de los puntos cuánticos desde su introducción en el laboratorio alrededor de 2010 -desde una eficiencia inferior al 4% hasta los niveles actuales-, combinado con procesos de fabricación rentables y sencillos, es prometedor para ampliar la tecnología y extender su aplicación a una gama más amplia de superficies.

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