Científicos rusos investigan puntos cuánticos sólidos para aplicaciones fotovoltaicas

A medida que sigue aumentando el desarrollo de las células solares basadas en materiales alternativos al silicio, la tecnología emergente de puntos cuánticos está atrayendo un interés creciente. Las últimas investigaciones en este campo, realizadas por científicos de la Universidad Nuclear de Investigación Nacional de Moscú, Instituto de Física de Ingeniería de Moscú (MEPhI), estudian la carga y la transferencia de energía en condensados de puntos cuánticos.

Discutiendo la estructura de los puntos cuánticos sólidos semiconductores, las propiedades ópticas y espectrales, el transporte de portadores de carga y las aplicaciones fotovoltaicas, la investigación titulada “Propiedades optoelectrónicas de los sólidos cuánticos semiconductores para aplicaciones fotovoltaicas” y publicada en el Journal of Physical Chemistry Letters señala que la selección correcta de una secuencia de capas que implica puntos cuánticos con diferente tamaño, composición y ligandos se puede utilizar para absorber la luz solar en un amplio rango espectral, lo que conduce a dispositivos fotovoltaicos económicos y eficientes.

Dado que los puntos cuánticos constan de docenas de átomos, que se caracterizan por la modificación de sus propiedades, como óptica y electrónica, y cuyo número depende de la diferencia de los niveles de energía de los electrones y los agujeros, lo que afecta al rango de luz absorbida, los científicos han demostrado que la distancia entre las nanopartículas adyacentes y los ligandos de superficie influye enormemente en las interacciones electrostáticas entre los puntos cuánticos y, por lo tanto, la carga y la transferencia de energía.

“El trabajo publicado muestra que la carga y la transferencia de energía en condensados de puntos cuánticos se pueden describir de una manera relativamente simple. Esto simplifica considerablemente la tarea de modelar teóricamente el transporte de portadores de carga para optimizar las características de los dispositivos optoelectrónicos basados en puntos cuánticos”, dice uno de los autores, el profesor en el Departamento de Física de la Materia Condensada de MEPhI, Vladimir Nikitenko.

Otro avance para este tipo de tecnología sucedió a fines del año pasado, cuando científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. desarrollaron una célula solar usando puntos cuánticos coloidales, que lograron un 13,4 % de eficiencia de conversión, estableciendo un nuevo récord mundial.