Un grupo de científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los EE. UU. (DOE) realizó una investigación, publicada en la revista científica Nature, sobre cómo reemplazar dióxido de titanio en la fabricación de células solares.
Los investigadores del Laboratorio Nacional Argonne dijeron que su estudio proporciona más información sobre cómo los agujeros quedan atrapados en las nanopartículas hechas de óxido de zinc, un material que se considera muy prometedor para aplicaciones en la tecnología fotovoltaica.
Comprender cómo se lleva a cabo este proceso de atrapamiento puede ser clave en el uso de óxido de zinc para aplicaciones solares. Explicaron que si las dos partículas que generan energía en un dispositivo fotovoltaico, o sea el electrón con carga negativa y el “orificio” cargado positivamente, no están completamente separadas antes de quedar atrapadas en el material solar, el material en sí tiene menos capacidad para convertir la luz en electricidad.
El experimento ha permitido a los investigadores observar el atrapamiento de agujeros en regiones específicas de la nanopartícula, mientras que en experimentos previos solo había sido posible la observación del atrapamiento de los electrones.
Se utilizaron dos técnicas diferentes de rayos X para observar el proceso: una espectroscopía de absorción de rayos X y una espectroscopía de emisión de rayos X resonante. Como resultado, se descubrió que los agujeros quedaron atrapados en “vacantes de oxígeno”, que se definen como lugares dentro de la red cristalina donde falta un átomo de oxígeno.
El “óxido de zinc”, dijo el líder del proyecto Christopher Miln, “tiene una estructura cristalina que le permite tener muchas de estos vacantes. La captura ocurre porque los vacantes tienen un nivel de energía más bajo que el medio ambiente circundante, creando una hendidura energética para los agujeros que pasan”.
El equipo de investigación cree que estos hallazgos se pueden mejorar aún más mediante una instantánea extremadamente rápida del comportamiento de captura. “Básicamente, queremos ver el mismo proceso, pero tenemos la capacidad de tomar imágenes mil veces más rápidas”, concluyó el equipo de investigación.
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