Investigadores alemanes desarrollaron una disposición reticular de tres capas diferentes de cristales ferroeléctricos que creó un potente efecto fotovoltaico. La combinación de capas ultrafinas de distintos materiales puede multiplicar por mil el efecto fotovoltaico de las células solares, según investigadores de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg, en Alemania. Sus hallazgos, describen una disposición reticular de tres capas diferentes de cristales ferroeléctricos que crean un potente efecto de producción de energía solar.
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Investigadores alemanes desarrollaron una disposición reticular de tres capas diferentes de cristales ferroeléctricos que creó un potente efecto fotovoltaico.
La combinación de capas ultrafinas de distintos materiales puede multiplicar por mil el efecto fotovoltaico de las células solares, según investigadores de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), en Alemania.
Sus hallazgos, publicados en la revista "Science Advances", describen una disposición reticular de tres capas diferentes de cristales ferroeléctricos (en este caso, de titanato de bario, titanato de estroncio y titanato de calcio) que crean un potente efecto de producción de energía solar.
Ferroeléctrico significa que el material tiene cargas positivas y negativas separadas espacialmente. La separación de cargas da lugar a una estructura asimétrica que permite generar electricidad a partir de la luz.
Los cristales ferroeléctricos se diferencian de las células de silicio convencionales en que no necesitan una unión p-n para crear el efecto fotovoltaico. En otras palabras, no es necesario crear capas dopadas positiva y negativamente dentro de la célula. Según los investigadores, este cambio podría facilitar la producción de paneles solares.
Los investigadores de la MLU han estado experimentando con titanato de bario para aprovechar estas propiedades. Sin embargo, el titanato de bario puro no absorbe mucha luz solar, por lo que genera una fotocorriente relativamente baja. La investigación demostró que la combinación de capas ultrafinas de distintos materiales puede aumentar considerablemente el rendimiento de una célula.
Los investigadores añadieron una fina capa paraeléctrica a la célula. Aunque esta capa no tiene cargas separadas, puede convertirse en ferroeléctrica en determinadas condiciones; por ejemplo, a bajas temperaturas o cuando se modifica ligeramente la estructura química.
El Dr. Akash Bhatnagar, físico de la MLU, y su equipo descubrieron que se produce un efecto fotovoltaico mucho mayor cuando la capa ferroeléctrica se alterna no con una, sino con dos capas paraeléctricas diferentes.
El equipo incrustó titanato de bario entre titanato de estroncio y titanato de calcio. Esto se consiguió vaporizando los cristales con un láser de alta potencia y volviéndolos a depositar en sustratos portadores. El resultado fue un material formado por 500 capas de sólo unos 200 nanómetros de grosor.
El equipo de la MLU irradió la célula con luz láser para probar el nuevo material, y los resultados les sorprendieron. En comparación con el titanato de bario puro de un grosor similar, el flujo de corriente era hasta 1.000 veces mayor, a pesar de que la proporción de titanato de bario se había reducido en casi dos tercios.
"La interacción entre las capas de la red parece dar lugar a una permitividad mucho mayor, es decir, los electrones pueden fluir mucho más fácilmente debido a la excitación de los fotones de luz", explica Bhatnagar.
Los estudios demuestran que el efecto también es resistente, ya que se mantuvo casi constante durante un periodo de prueba de seis meses. Se está investigando más a fondo para entender qué causa exactamente este efecto fotovoltaico.