El laboratori Ames dels
Estats Units ha estat capaç de captar el moment (menys d'un milmilionèsima de
segon) en què una partícula de llum colpeja una cèl·lula solar i es converteix
en energia.
Els científics d'aquest
centre dependent del Departament d'Energia, han pogut així descriure per
primera vegada la física del portador de la càrrega i el moviment de l'àtom.
La generació i dissociació de
parells d'electrons i buits units, és a dir, els excitons, són processos clau
en les tecnologies de cèl·lules solars i fotovoltaiques, però és difícil seguir
la seva dinàmica inicial i coherència electrònica.
Utilitzant l'espectroscòpia
de baixa freqüència resolta en el temps a la regió espectral dels terahertzis,
els investigadors van explorar les fotoexcitacions d'una nova classe de
materials fotovoltaics coneguts com perovskita
d'halur organometàl·lic.
Els organometàl·lics són
materials sorprenents per a la recol·lecció de la llum i els dispositius de
transport electrònic, i combinen el millor de tots dos mons: el rendiment de
conversió d'alta energia dels dispositius fotovoltaics inorgànics tradicionals,
amb els costos econòmics de materials i mètodes de fabricació de les versions
orgàniques.
"Aquests dispositius són tan nous i tan
únics que el mecanisme pel qual una partícula de llum, o fotó, es converteix en
portador de càrrega i com es mouen de manera concertada per a la conversió
d'energia no és ben entès, i no obstant això, és el procés més fonamental en
les cèl·lules solars i les tecnologies fotovoltaiques", va dir en un comunicat Jigang Wang, científic
del Laboratori Ames i professor associat de física a la Universitat Estatal
d'Iowa.
"Per què aquest material és tan diferent?
Aquesta ha estat la gran pregunta en la comunitat científica, i ha portat a una
febre d'investigació i publicació ", va explicar.
Els investigadors del
laboratori Ames van voler saber no només com la generació i la dissociació dels
parells enllaçats d'electró i buit, és a dir els excitons, van succeir en el
material, sinó que també van voler descobrir les rutes quàntiques i l'interval
de temps d'aquest esdeveniment.
"Si s'observa el procés natural, en la
fotosíntesi, és un procés extremadament eficient en algunes molècules
biològiques, de manera que també és molt coherent. Veiem el mateix en un
sistema artificial de làser: un làser oscil·la en un patró d'ona fixa", va dir Wang. “Si podem mesurar tal memòria en el transport de càrrega i la migració
d'energia en aquests materials, podem entendre-ho i controlar-ho, i tenim el
potencial de millorar-aprenent de la mare natura".
Els multímetres convencionals
per mesurar estats elèctrics en materials no funcionen per a mesurar excitons,
que són quasi partícules elèctricament neutres sense corrent zero. Les
tècniques d'espectroscòpia ultraràpides a terahertzis van proporcionar una
sonda sense contacte que va ser capaç de seguir les seves estructures internes,
i quantificar la transició fotó a excitó amb resolució en el temps millor que
una milmilionèsima de segon.
Wang va acreditar les
contribucions d'investigadors de múltiples àrees d'especialització en el
Laboratori Ames amb la importància del descobriment. "Això només va ser possible amb la col·laboració d'experts en
disseny i fabricació de materials, teoria computacional i espectroscòpia",
va dir. "Tenir aquestes capacitats
en un sol lloc és el que fa que Ames sigui un dels llocs més avançats en aquest
tipus d'investigació de materials fotònics".
Font: El Periódico de la Energia
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada
Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament