Científicos de del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. han resuelto un debate de larga data sobre los materiales fotovoltaicos y es que, han descubierto la existencia de un efecto que puede darle una prometedor oportunidades al sector fotovoltaico basado en cuántica
Los científicos han teorizado que las perovskitas de haluro organometálico, una clase de materiales “maravillosos” para la recolección de luz para aplicaciones en celdas solares y electrónica cuántica, son tan prometedoras debido a un mecanismo invisible pero muy controvertido llamado efecto Rashba.
Los científicos del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. ahora han probado experimentalmente la existencia del efecto en perovskitas a granel, utilizando pequeñas ráfagas de luz de microondas para producir y luego grabar un ritmo, muy parecido a la música, del movimiento cuántico acoplado de átomos y electrones en estos materiales
Las perovskitas de haluro organometálico se introdujeron por primera vez en las celdas solares hace aproximadamente una década. Desde entonces, se han estudiado intensamente para su uso en dispositivos de recolección de luz, fotónica y transporte electrónico, ya que ofrecen propiedades ópticas y dieléctricas muy solicitadas. Combinan el alto rendimiento de conversión de energía de los dispositivos fotovoltaicos inorgánicos tradicionales, con los costos de materiales económicos y los métodos de fabricación de versiones orgánicas.
La investigación hasta el momento planteó la hipótesis de que las extraordinarias propiedades electrónicas, magnéticas y ópticas de los materiales están relacionadas con el efecto Rashba, un mecanismo que controla la estructura magnética y electrónica y la vida útil del portador de carga. Pero a pesar del reciente y intenso estudio y debate, la evidencia concluyente que los efectos de Rashba en las perovskitas de haluro organometálico a granel, utilizadas en las celdas solares de perovskita más eficientes, sigue siendo muy difícil de alcanzar.
Los científicos del Laboratorio Ames descubrieron esa evidencia mediante el uso de ráfagas de luz de terahercios, extremadamente fuertes y potentes de disparos de luz a billones de ciclos por segundo, para encender o sincronizar un “latido” de movimiento cuántico dentro de una muestra de material; y un segundo estallido de luz para “escuchar” los latidos, activando un receptor ultrarrápido para grabar imágenes del estado oscilante de la materia. Este enfoque superó las limitaciones de los métodos de detección convencionales, que no tenían la resolución o sensibilidad para capturar la evidencia del efecto Rashba oculto en la estructura atómica del material.
Figura 1. Los científicos del Laboratorio Ames descubrieron evidencia del efecto Rashba mediante el uso de ráfagas de luz extremadamente fuertes y potentes a billones de ciclos por segundo.
Jigang Wang, científico principal del Laboratorio Ames y profesor de física en la Universidad Estatal de Iowa dijo: “Nuestro descubrimiento resuelve el debate sobre la presencia de efectos Rashba: si existen en materiales de perovskita de haluro de metal a granel”.
Agrego que: “Al dirigir los movimientos cuánticos de átomos y electrones para diseñar bandas divididas de Rashba, logramos un salto significativo hacia el descubrimiento fundamental del efecto que había estado oculto por fluctuaciones locales aleatorias, y también abrimos oportunidades interesantes para aplicaciones espintrónicas y fotovoltaicas basadas en cuántica de control de materiales de perovskita“.
Para más detalles visite: Ames Laboratory
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