La disminución de la velocidad acelera la investigación relacionada con la eficiencia fotovoltaica

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Un grupo de físicos teóricos de Estados Unidos e Israel que han cambiado el enfoque convencional sobre el estudio de las interacciones entre la luz y la materia en el plano teórico podrían haber descubierto un avance con enormes implicaciones para la eficiencia de la célula solar fotovoltaica.

El MIT informó esta semana que Yaniv Kurmon, de Technion en Haifa, y sus colegas han adoptado un enfoque novedoso para el estudio de la fotónica.

Los colaboradores de Kurmon y el MIT han ideado una forma teórica para frenar el impulso de los fotones de luz por órdenes de magnitud, para alinearlos más de cerca con el impulso de los electrones en los materiales que golpean. Si su teoría resulta corroborada en el plano experimental, podría provocar que las células fotovoltaicas puedan absorber un rango más amplio de longitudes de onda de luz, aumentando a su vez las eficiencias de las células existentes.

El abismo en el momento entre los fotones de movimiento rápido y los electrones materiales es tan vasto que los dos interactúan débilmente, según informó Ido Kaminer, profesor de Física en Technion. La mayoría de las personas que investigan el problema se han centrado en el silicio de baja eficiencia utilizado como semiconductor, dice el profesor Kaminer, pero “este enfoque es muy diferente: estamos intentando cambiar la luz en lugar de cambiar el silicio. La gente diseña la materia en interacciones ligeras, pero no piensan en diseñar el lado luminoso “.

Kurmon y Kaminer -junto con sus colegas de Technion Shai Tsesses y Meir Orenstein y Thomas Christensen del MIT, John Joannopoulos y Marin Soljačić- postulan el uso de un material de varias capas finas de arseniuro de galio y capas de arseniuro de indio y galio recubiertas con grafeno. Los investigadores han conseguido controlar el comportamiento de los fotones que pasan a través de él reduciendo su impulso en un factor de mil, lo cual controla a su vez la frecuencia de las emisiones en un 20-30 %.

Los fotones pueden ser absorbidos por el semiconductor o emitidos por él y los investigadores dicen que la propiedad puede alterarse variando un voltaje aplicado a la capa de grafeno. “Podemos controlar totalmente las propiedades de la luz, no solo medirla”, dijo Kurman.

Además, los científicos afirman que el principio podría aplicarse a ” otros materiales semiconductores”, incluido el silicio, según Kurman, autor principal del estudio sobre los hallazgos, publicado en Nature Photonics.