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(noticias nanowerk) Un equipo dirigido por investigadores de RIKEN ha investigado cómo unos cristales especiales convierten la luz en electricidad (quimica APLICADA, “Efecto fotovoltaico masivo a lo largo del eje no polar en perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas”). Sus hallazgos ayudarán a respaldar los esfuerzos para mejorar su eficiencia, lo que podría llevar a que los cristales se utilicen en células solares.
Las células solares convierten la luz en electricidad mediante un fenómeno conocido como efecto fotovoltaico. La gran mayoría de las células solares constan de dos semiconductores encajados: uno con un exceso de electrones y el otro con una deficiencia de electrones. Esto se debe a que la estructura tiene una alta eficiencia de conversión.
Pero también ha llamado la atención otro efecto fotovoltaico: el llamado efecto fotovoltaico en masa, llamado así porque sólo afecta a un único material. Aunque la eficiencia de conversión es actualmente bastante baja, investigaciones recientes han sugerido formas de mejorarla.
Hay mucho debate sobre cómo funciona el efecto fotovoltaico masivo. Originalmente se pensó que un campo eléctrico creado por polarizaciones dentro del material causaba el efecto, pero recientemente ha surgido una nueva explicación.
En este nuevo mecanismo, la luz desplaza las nubes de electrones del material y estos cambios se extienden, creando una corriente. Esta corriente tiene propiedades atractivas que incluyen una respuesta ultrarrápida y una propagación sin pérdidas.
Los materiales conocidos como perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas (OIHP) tienen un gran potencial para fabricar dispositivos optoelectrónicos. El enorme efecto fotovoltaico en las OIHP se ha atribuido generalmente al antiguo mecanismo de polarización macroscópica.
“A menudo se ha considerado que los campos eléctricos incorporados en los materiales son el origen del efecto de masa fotovoltaica en los OIHP, aunque sin evidencia sólida”, señala Taishi Noma del Centro RIKEN para Ciencias de la Materia Emergente.
Al estudiar en detalle el efecto de masa fotovoltaica en los cristales de OIHP, Noma y sus colaboradores han encontrado evidencia consistente con el mecanismo de desplazamiento y descartando el mecanismo de polarización macroscópica.
En particular, observaron el efecto de masa fotovoltaica a lo largo de un eje no polar en un OIHP, que no puede explicarse por el mecanismo de polarización macroscópica.
Los resultados del equipo resaltan la importancia de la simetría cristalina del material. Los conocimientos adquiridos ayudarán a los investigadores a optimizar las propiedades de los OIHP mediante una simetría personalizada. En particular, los hallazgos pueden ayudar a mejorar la eficiencia de los OIHP en la conversión de luz en electricidad.
Noma y su equipo ahora quieren explorar otros tipos de materiales. «En principio, las corrientes de desplazamiento también se pueden generar en otras clases de materiales, como cristales líquidos y cristales moleculares orgánicos», afirma Noma. «Nos gustaría ampliar este estudio a otros materiales».
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