El silicio cumple, pero es la molibdenita la que puede llevar los paneles solares a una nueva dimensión
Investigadores de la Universidad de Colorado State han encontrado un material que mejora las prestaciones del silicio como materia prima principal para los paneles solares. Se trata del disulfuro de molibdeno, muy presente en la naturaleza.
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Publicado: 21/04/2023 13:30
En un mundo en el que se buscan cada vez más fuentes de energía renovable para satisfacer nuestras necesidades energéticas, las tecnologías solares están ganando terreno.
Estas tecnologías utilizan celdas fotovoltaicas para transformar la luz solar en electricidad o combustibles almacenables. Y, aunque los paneles solares de color azul oscuro que se ven en los techos y campos abiertos están hechos principalmente de silicio, un material semiconductor común, la tecnología fotovoltaica de silicio tiene sus limitaciones.
El disulfuro de molibdeno convierte la energía en fotocorriente, en lugar de perderse en forma de calor como ocurre en las células solares de silicio
Uno de sus principales inconvenientes es que pierde hasta un 40 % de la energía que recolecta en forma de calor desperdiciado. Debido a esto, los investigadores de la Universidad de Colorado State están investigando nuevas formas de mejorar la energía solar para brindar más opciones a la industria.
La clave está en la molibdenita
La molibdenita es un mineral compuesto de disulfuro de molibdeno, que es el principal mineral de molibdeno, un metal de transición de color plateado y muy resistente a la corrosión.
La molibdenita tiene una apariencia de color gris oscuro a negro y se encuentra en diferentes tipos de roca, incluyendo granitos, esquistos y pegmatitas. Es ampliamente utilizada en la producción de aleaciones de acero de alta resistencia y en la fabricación de circuitos electrónicos y láminas delgadas.
La molibdenita, que tiene una apariencia y tacto similar al grafito, también tiene propiedades lubricantes y se utiliza en lubricantes y aditivos para aceites de motor.
Paneles solares de disulfuro de molibdeno
Un grupo de químicos de la Universidad de Colorado State ha propuesto una nueva forma de fabricar células solares que no utilizan silicio, sino el ya mencionado disulfuro de molibdeno presente en la molibdenita.
Los investigadores llevaron a cabo una serie de experimentos con este material, que es muy abundante en la naturaleza, utilizando técnicas fotoelectroquímicas y espectroscópicas.
El objetivo era demostrar que películas extremadamente delgadas de disulfuro de molibdeno tienen propiedades portadoras de carga sin precedentes.
La estudiante de doctorado Rachelle Austin y el investigador posdoctoral Yusef Farah lideraron los experimentos. Y, para ello, se aseguraron la colaboración con los laboratorios de Justin Sambur y Amber Krummel, profesores asociados del Departamento de Química de la universidad.
La experiencia de Sambur en conversión de energía solar y la experiencia de Krummel en espectroscopia láser ultrarrápida se combinaron para comprender cómo se estructuran los diferentes materiales y cómo se comportan.
El sulfuro de molibdeno, incluso cuando tiene sólo tres átomos de espesor, tiene una capacidad de absorción de luz prometedora, lo que hace que sea un material alternativo interesante para la energía solar.
El equipo utilizó un espectrómetro ultrarrápido de absorción transitoria de bomba de sonda de última generación para medir los estados de energía secuenciales de electrones individuales cuando se excitan con un pulso láser.
Descubrieron que la estructura cristalina del material le permite extraer y explotar la energía de los llamados portadores calientes, que son electrones altamente energéticos que se excitan brevemente cuando se golpean con suficiente energía visible.
Lo importante es que el material convierte eficientemente la energía de los portadores calientes en fotocorriente, en lugar de perderse en forma de calor como ocurre en las células solares convencionales de silicio.
Y esto ha dado pie a los investigadores a encontrar una forma de fabricar células solares utilizando sulfuro de molibdeno en lugar de silicio, lo que podría mejorar significativamente las tecnologías solares en el futuro.
Los resultados brindan a los científicos e ingenieros una vía de investigación para explorar nuevos enfoques para las tecnologías de energía solar del mañana, cree el equipo de investigación que ha logrado este hallazgo.
Fuente: Colorado State University