Excitantes excitones

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Científicos de la Universidad de Columbia en Estados Unidos afirman haber creado una nueva regla de diseño para los materiales de fisión singlete que podría conducir a una mejora drástica de la eficiencia de las células solares y otros dispositivos fotovoltaicos.

En el estudio “Ultra-fast intramolecular singlet fission to persistent multiexcitons by molecular design”, publicado en Nature Chemistry, los investigadores explicaron que los materiales consisten en moléculas orgánicas especialmente diseñadas que son capaces de generar dos excitones por fotón de luz. Esto es posible gracias a la fisión singlete, un proceso fotofísico en moléculas y agregados moleculares en el que un excitón singlete generado por irradiación se divide en dos excitones trillizos.

 

Dos por el precio de uno

El poder revolucionario de esta duplicación de excitones es particularmente interesante para la industria solar. En los paneles fotovoltaicos convencionales, un fotón de luz solo puede generar un excitón. Sin embargo, cuando se generan dos excitones, su vida útil es mucho más corta que la de sus equivalentes individuales, lo que limita su capacidad para convertir la luz en electricidad.

Los autores de la nueva investigación, sin embargo, afirman que su norma de diseño para los materiales de fisión singlete les ha permitido crear los materiales de fisión singlete intramoleculares más eficientes y tecnológicamente útiles hasta la fecha.

“Este trabajo es el primero en demostrar que la fisión singlete puede generar rápidamente dos excitones que pueden vivir mucho tiempo”, dijo el coordinador de la investigación, Luis Campos. “Esto abre la puerta para estudiar fundamentalmente cómo se comportan estos excitones cuando se asientan en moléculas individuales y también para entender cómo pueden ser puestos a trabajar eficientemente en dispositivos que se benefician de las señales amplificadas por la luz”.

Según otro reciente estudio estadounidense, la fisión singlete tiene el potencial de aumentar la eficiencia teórica de las células solares del 33% al 44%.

La fisión singlete ya ha sido utilizada en varios proyectos de investigación para reducir las pérdidas de termalización en las células solares convencionales.