Nanotubos especiales mejoran energía solar y la tecnología de imágenes



Nanotubos especiales mejoran energía solar y la tecnología de imágenes
Nanotubos especiales mejoran energía solar y la tecnología de imágenes

Los físicos descubrieron un nuevo tipo de nanotubos que generan corriente en presencia de la luz

Los dispositivos como los sensores ópticos y los chips de imágenes infrarrojas tienen aplicaciones probables, que podrían ser útiles en campos como el transporte automatizado y la astronomía. En el futuro, si el efecto se puede ampliar y la tecnología se amplía, podría conducir a dispositivos de energía solar de alta eficiencia.

Trabajando con un equipo internacional de físicos, el profesor Yoshihiro Iwasa de la Universidad de Tokio estaba explorando las posibles funciones de un nanotubo semiconductor especial cuando tuvo un momento de iluminación. Tomó esta proverbial bombilla (que en realidad era un láser) y la iluminó en el nanotubo para descubrir algo esclarecedor. Ciertas longitudes de onda e intensidades de luz indujeron una corriente en la muestra, lo que se denomina efecto fotovoltaico. Hay varios materiales fotovoltaicos, pero la naturaleza y el comportamiento de este nanotubo son motivo de expectativa.

«Esencialmente, nuestro material de investigación genera electricidad como paneles solares, pero de una manera diferente. Junto con el Dr. Yijin Zhang del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido en Alemania, demostramos por primera vez que los nanomateriales podrían superar un obstáculo que pronto limitará la tecnología solar actual. Por ahora, los paneles solares son tan buenos como pueden ser, Pero nuestra tecnología podría mejorar eso «.

Dijo Iwasa

WS2 – Disulfuro de Tungsteno

El nanotubo inductor de corriente está hecho de láminas enrolladas de un material semiconductor especial basado en disulfuro de tungsteno (WS2). Las láminas no inducen una corriente en presencia de luz a menos que se enrollen en tubos. Este es un comportamiento emergente, uno no intrínseco al material hasta que se modifica. Lo interesante es como se diferencia de los materiales fotovoltaicos existentes.

Generalmente, los paneles solares fotovoltaicos hacen uso de una determinada disposición de materiales llamada unión p-n. Aquí es donde se unen dos tipos diferentes de materiales (tipo p y tipo n), que por sí solos no generan una corriente en presencia de luz, pero cuando se colocan juntos, lo hacen. La energía fotovoltaica basada en uniones P-n ha mejorado en eficiencia durante los aproximadamente 80 años desde su descubrimiento. Sin embargo, se están acercando a sus límites teóricos debido en parte a su necesidad de disponer de múltiples materiales.

BPVE

Los nanotubos WS2 no dependen de una unión entre materiales para obtener el efecto fotovoltaico. Cuando se exponen a la luz, generan una corriente en toda su estructura o volumen. Esto se denomina efecto fotovoltaico a granel (BPVE) y se produce cuando el nanotubo WS2 no es simétrico si lo invirtiera. Si fuera simétrica, la corriente inducida no tendría una dirección preferida y, por lo tanto, no fluiría. Así que otros nanotubos simétricos, como los famosos nanotubos de carbono, no exhiben BPVE a pesar de ser grandes conductores eléctricos.

«Nuestra investigación muestra un completo mejoramiento de la eficiencia de BPVE en comparación con su presencia en otros materiales. Pero a pesar de esta gran ganancia, nuestro nanotubo WS2 aún no se puede comparar con el potencial de generación de los materiales de unión pn. Esto se debe a que el dispositivo es nanoscópico y será difícil de hacer más grande. Pero es posible y espero que los químicos estén inspirados para asumir ese reto».

Continuó Iwasa

Aplicaciones a Corto y largo plazo

A largo plazo, los investigadores esperan que este tipo de material permita la fabricación de paneles solares más eficientes. Pero dadas las restricciones de tamaño previsibles en el corto plazo, es más probable que encuentre uso en otras aplicaciones. BVPE podría utilizarse para crear sensores ópticos o infrarrojos más sensibles y de mayor fidelidad. Éstos tienen aplicaciones adicionales en dispositivos de monitoreo integrados, autos con auto-carga cargados con sensores o incluso en los sensores de imágenes para telescopios astronómicos.

«Mis colegas de todo el mundo y yo exploramos con entusiasmo el potencial de esta tecnología sin precedentes. Para mí, la idea de crear nuevos materiales más allá de lo que la naturaleza podría proporcionar es una recompensa fascinante en sí misma».

Concluyó Iwasa

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