Los puntos cuánticos coloidales son materiales electrónicos y debido a su tamaño asombrosamente pequeño (típicamente de 3-20 nanómetros de dimensión) poseen propiedades ópticas fascinantes. Las células solares cuánticas de punto surgieron en 2010 como la tecnología más nueva en una tabla NREL que rastrea los esfuerzos de investigación para convertir la luz solar en electricidad con mayor eficiencia. Las celdas solares de puntos cuánticos iniciales de sulfuro de plomo tenían una eficiencia del 2.9 por ciento. Desde entonces, las mejoras han llevado a ese número a cifras de dos dígitos para que el sulfuro de plomo alcance un récord del 12 por ciento establecido el año pasado por la Universidad de Toronto. La mejora desde la eficiencia inicial hasta el registro anterior provino de una mejor comprensión de la conectividad entre los puntos cuánticos individuales, mejores estructuras generales del dispositivo y reducción de defectos en los puntos cuánticos.
El último desarrollo en celdas solares de punto cuántico proviene de un material de punto cuántico completamente diferente. El nuevo líder de puntos cuánticos es el triyoduro de plomo y cesio (CsPbI3), y se encuentra dentro de la familia de materiales de perovskita de haluro que emergió recientemente. En forma de punto cuántico, CsPbI3 produce un voltaje excepcionalmente grande (alrededor de 1,2 voltios) en circuito abierto.
Luther, científico senior y líder de proyecto en el equipo de Materiales Químicos y Nanociencia en NREL. La celda superior debe ser altamente eficiente pero transparente a longitudes de onda más largas para permitir que esa porción de luz solar llegue a las capas inferiores. Las células tándem pueden ofrecer una mayor eficiencia que los paneles solares de silicio convencionales que dominan el mercado solar actual.
Este último avance, titulado "Matrices de puntos cuánticos de CsPbI3 de movilidad mejorada para células fotovoltaicas de alto voltaje con rendimiento récord", se publica en Science Advances. El artículo fue escrito por Erin Sanehira, Ashley Marshall, Jeffrey Christians, Steven Harvey, Peter Ciesielski, Lance Wheeler, Philip Schulz y Matthew Beard, todos de NREL; y Lih Lin de la Universidad de Washington.
El enfoque de múltiples funciones se usa a menudo para aplicaciones espaciales donde la alta eficiencia es más crítica que el costo de hacer un módulo solar. Los materiales de perovskita de punto cuántico desarrollados por Luther y el equipo NREL / University of Washington podrían combinarse con materiales baratos de perovskita de película delgada para lograr una eficacia similar a la demostrada para células solares espaciales, pero a un costo aún menor que la tecnología de silicio, haciéndolos una tecnología ideal para aplicaciones tanto terrestres como espaciales.
Bibliografía
Erin M. Sanehira et al. Enhanced mobility CsPbI 3 quantum dot arrays for record-efficiency, high-voltage photovoltaic cells, Science Advances (2017).
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