La Universidad de California crea un aparato capaz de multiplicar el número de electrones

Físicos de la Universidad de California, Riverside, han desarrollado un nuevo prototipo de módulo solar en el que los fotones pueden generar dos electrones o más gracias a un proceso denominado multiplicación de electrones. En los paneles solares actuales, un fotón puede generar como máximo un electrón.

En sus laboratorios, los investigadores apilaron dos capas atómicas de diseleniuro de wolframio en una única capa atómica de diseleniuro de molibdeno (MoSe2). Esto hecho provocó diferentes propiedades que las capas raíz creando energía electrónica en la escala más pequeña posible. Los físicos se dieron cuenta de que cuando un fotón chocaba con la capa WSe2, el golpe libera un electrón que puede penetrar a través del WSe2. En la unión entre WSe2 y MoSe2, el electrón baja hasta penetrar en MoSe2.

“Normalmente, cuando un electrón alterna entre estados de energía, malgasta energía. En nuestro experimento, por el contrario, la energía gastada crea un nuevo electrón, lo que dobla la eficiencia. La comprensión de este tipo de procesos, junto con la mejora del diseño que subyace a los límites teóricos de la eficiencia tendrá una gran importancia con vistas al diseño de nuevos aparatos fotovoltaicos ultraeficientes”, dijo Nathaniel M. Gabor, profesor asociado de Física, que dirigió el equipo de investigación.

En aparatos convencionales con células fotoeléctricas, la multiplicación de electrones suelen requerir voltajes de 10-100 voltios. Pero los investigadores de la UC solo usaron 1,2 voltios (el voltaje típico de una pila AA) para observar cómo se doblaba el número de electrones. “Este tipo de operaciones con un voltaje tan bajo y, por tanto, un bajo consumo de energía, podrían generar una revolución en el diseño de material para células solares”, afirmó Max Grossnickle, coautor principal del estudio.

“Vimos cómo los electrones doblaban su número en nuestro aparato a 340 grados Kelvin (150 F), una temperatura levemente superior a la temperatura ambiente”, dijo. “Muy pocos materiales pueden reproducir esta acción a temperatura ambiente. Si subimos la temperatura, deberíamos ver que el número de electrones creados es más del doble”.

El equipo de investigación también explicó que el fenómeno mecánico-cuántico que observó en su aparato es similar a lo que ocurre cuando los rayos cósmicos entran en contacto con la atmósfera terrestre con alta energía cinética, lo que produce la formación de nuevas partículas.

Autor: Frederic Brown