Publicado hace 7 años por gustavocarra a noticiasdelaciencia.com

La investigación muestra cómo un material puede ser utilizado para generar electricidad a partir de una pequeña porción del espectro de la luz solar con una eficiencia de conversión que se halla por encima del máximo teórico, un valor llamado límite de Shockley-Queisser.

Comentarios

o

#1 No lo suficiente clickbait, decir que cosas imposibles son posibles vende.

borteixo

#16 lo posimposible!!

JaVinci

#1 O también:

"Estamos convirtiendo luz en electricidad por encima de nuestras posibilidades"

Trimax

#22 Por eso nos han puesto el Impuesto al Sol, ¿no?

JaVinci

#27 ¡Bingo!

gustavocarra

#17 En mi comentario #4 conjeturo algo parecido con la broma de aprovechar todo el espectro. Se podría hacer incluso metiendo capas en el infrarrojo, de manera que habría placas solares que también funcionan por la noche.

Lo cierto es que incluso del caso que planteas, llevado al extremo de un número infinito de capas (de uniones simples p-n) habría un límite de eficiencia del 64%, Y si concentramos la luz puede llegar al 86,8%. Este es el verdadero alcance del límite de Shockley-Queisser.

kurtz_B

However, Isc values for the 5 μm and 25 nm radius
probe electrodes under comparable illumination intensity are
remarkably similar [...] despite the differences
in the probe sizes of more than two orders of magnitude. [...] the current is independent of the contact
area in our experiments. Thus the actual value of jpv and η cannot
be obtained from the actual or effective contact radius of the probe.


Y aquí dejé de leer.

Pero no os preocupéis muchachos que os obtengo yo la eficiencia. Sale para el tip pequeño una eficiencia del ~ 40000 % y para el tip grande un ~ 1%.
En otras palabras, no sabemos muy bien la eficiencia del dispositivo pero oye, hemos roto el límite SQ y con el primer tip parece que estamos generando energía de la nada. Con dos cojones.



1) Dejaros de tips mágicos de AFM y hacer un puto dispositivo con contactos normales con una área de al menos 1 mm2. Tenéis los equipos y la técnica para hacer este dispositivo con la punta la polla na menos.

2) Depositad el material en una orientación 111 a ver si la ecuación 6 sigue siendo valida.

y de paso que me expliquen como los electrones deciden irse para un lado y los holes para el otro por muy calientes y cachondos que estén.




#17 el límite SQ está definido para un solo material (un solo band gap), las celdas multicapa obedecen el límite para cada capa. Dicho esto y cumpliendo el SQ, teóricamente, es posible alcanzar un 100% de eficiencia de aprovechamiento de todos los fotones del sol si hubiera infinitas capas, cada una de ellas recolectando solo los fotones que le corresponden a su band gap y dejando pasar limpiamente los otros fotones.


#19 si el band gap es muy pequeño te quedas sin Voc (un solo material) y eso implica que tu celda no da potencia eléctrica. recuerda P=VI.

p

#21 Es una de las premisas que indico, una sola unión p-n.
El problema de la formación de fotones por recombinación de electrones y agujeros está incluido en las pérdidas del límite. Precisamente lo que postulan estos investigadores es que se puede mejorar esto combinando dos mecanismos:
1. El efecto fotovoltaico en volumen (bulk fotovoltaic effect) sobre los electrones calientes (hot carriers). Determinados cristales con propiedades anisótropas presentan caminos de menos colisiones que evitan perder la energía de los electrones. Se usa también en fototerapias contra el cáncer.
2. Un fuerte campo de cribado (screening field) que incremente el rendimiento cuántico. Generan nanoestructuras (quantum dots) que confinan, en dos dimensiones, partículas que deberían moverse en tres, y así sólo ocupan determinadas zonas (pozos cuánticos de potencial, quantum wells), minimizando otra vez las colisiones.

Todo esto excede, por supuesto, mi campo de conocimiento, es lo que logré entender.

kurtz_B

#26 Hace tiempo de esto ya, pero diría que el límite SQ no incluye en sus premisas clásicas las junctions, es más, se las quieren quitar de un plumazo diciendo que la extracción de los carriers es perfecta, otra cosa es que una celda de Si tenga una deplection grande porque es un material que no tiene band gap directo, y se necesita mucho espesor de material para sacar una corriente decente. También, creo recordar que la de Si solo necesita una capa selectiva (una junction). Pero si te vas a materiales que si tienen band gap directo, ves que se necesita mucho menos material porque la separacion electron-hole es muy efectiva. Las deplections entonces, normalmente en estos materiales, ocupan muy poco espesor del total del material, lo importante siempre es que el material tenga un buen coeficiente de absorción y finalmente, la extracción se produce por la asimetría de los contactos selectivos (en estos casos se suelen sandwichear el light harvester entre dos junctions para provocar una buena asimetría).

El límite SQ, en general, está más relacionado con encontrar cual sería el band gap óptimo que tiene que tener un solo material para extraer la máxima corriente de nuestro Sol. Para el que no lo sepa ese óptimo está entre 1.1 y 1.3 eV, no es un pico, dando el famoso 31-33% de eficiencia máxima (para un solo material - un solo band gap - nuestro sol).

El truco del dispositivo de esta gente está en el espesor ínfimo de material que usan, y como tú dices, las propiedades anisótropas que tiene este material perfectamente crecido. Si a eso le unimos lo de las puntitas AFM, prácticamente te metes en dispositivos de escala atómica, y en esas escalas la ley de la entropía por ejemplo no tiene porqué cumplirse.

Sacar los electrones calientes de ahí es interesante, pero dudo de que eso se pueda hacer de forma efectiva a escalas más macroscópicas. Ellos clavaron la puntita allí y se pusieron a medir, habría que ver si todos las zonas son igual de efectivas incluso aunque el material se supone perfecto (aunque si la puntita de 25 nm y la de 5um les da lo misma corriente, esto me parece mala señal). Por cierto, impresionante el "workaround" que se han sacado de la manga para saltarse este "problemilla", la Figura 1 es para enmarcarla.

Por otro lado esta lo del Voc de casi 8 V. Eso es una pasada, pero es algo que ya se conocía de materiales ferroelectricos que dan Voc brutales que no tienen nada que ver con su band gap (e ínfimas corrientes también).

En general el artículo está guapo, no vamos a negárselo, pero esto es un artículo menor muy bien vendido, que tiene mucho marketing, demasiado sensacionalista con lo del límite SQ, y se van a apuntar un Nature Photonics pero a que precio...

Y sin embargo, me da la impresión de que este material, más que como light harvester podría funcionar muy bien como contacto selectivo (ni idea de si para electrones o para huecos).

Saludos

txillo

¡En esta casa respetamos los principios de la TERMODINÁMICA!

m

#3 Pero que demonios!!!

D

#8 Cuál, el de Maxwell o el de Laplace?

j

#3 Creo que lo que la noticia dice es que se supera el límite teórico de conversión de luz en electricidad no porque se pueda convertir más energía lumínica en electricidad sino porque se convierte energía cinética (calor) junto con la lumínica en electricidad. Es decir, el método empleado convierte electrones calientes (previamente cargados energéticamente por luz o por otra radiación) en electricidad.

a

#2 "yo he entendido esa referencia" Me siento como el Capt America referenciando a Hommer Simpson

Peka

Es lo que tiene el I+D+I, que se obtinen resultados. Lo malo es que los del petroleo no ganan dinero y descubrimientos como estos nos pueden llevar a la soberania energetica.

gustavocarra

#4 Se me hace la boca agua imaginando cuando pongan el titanato ese en un panel multiunión. Los rendimientos tienen que ser tremebundos, sobre todo en el espacio, que hay más radiación UV.

D

M'encanta:

electrones “calientes”

¡Hoygan hamijos! ¡Electrones calentitos! ¡M'elosquitan de las manos!

k

#12 Electrones calientes en tu zona!

D

El titanato de bario , tambien fue prometedor hace 6-7 años.Se suponia que estaban diseñando baterías con el , baterías de estado solido , con unos 20kwh/kg , para que os hagais una idea la gasolina tiene unos 11kwh/l.

La empresa vaporware se llamaba EEstor , había foros de google , que comentaban en post fotos de google earth , y debatian oara que servian cada cable que había en los techos de las instalaciones.

D

#20 ¿Para qué servían los cables? ¿Me imagino que de adorno?

D

Me imagino que al utilizarlos aquí la multa será más alta.

D

Si es cierto no hay duda que el límite Shockley-Queisser es erróneo.

D

Ahora sólo nos falta saber cómo convertir la electricidad en luz y cerramos el círculo

G

Pse... estamos en España... todos los inventos energeticos decentes acaban prohibidos o clavados a impuestos. Se jodan y a seguir contaminando....

D

#0 Mierda, la he votado antes de ver que le has quitado los interrogantes al titular. Eso está feo.

D

#10 Ah, vale. Disculpa. Solo pinché en el enlace y al ver las interrogaciones creí que estabas dando pábulo a una especulación. Lo cual, siendo tú, me extrañaba un poco, la verdad.

Bueno, al menos mi metedura de pata ha servido para que puedas aclararlo, por si alguien más dudaba. Gracias.

Opojetivo

Lo anotaré en mi diario