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El nuevo material capaz de convertir la luz del sol en energía solar y generar energía eléctrica limpia es el sulfuro de bismuto sódico, cultivado en forma de nanocristales
Se ha descubierto por algunos investigadores materiales capaces de captar la luz solar en niveles superiores a los de las células solares convencionales de silicio y que generan energía solar, pero con un grosor 10.000 veces menor, que generan energía eléctrica limpia. El nuevo material descubierto es el sulfuro de bismuto sódico (NaBiS2), que se cultiva en forma de nanocristales y luego se dispersa en una solución, que puede aplicarse para hacer películas de 30 nanómetros de grosor.
El nuevo material que genera energía solar está compuesto por elementos no tóxicos que están presentes en abundancia en la corteza terrestre para uso comercial. Los compuestos a base de bismuto ya se utilizan ampliamente como sustitutos del plomo en soldaduras para medicamentos de venta libre para el estómago.
«Hemos descubierto un material que convierte la luz solar en energía solar con más fuerza que las tecnologías tradicionales de células solares y puede imprimirse a partir de una tinta. Este nuevo material que convierte luz solar tiene el potencial de fabricar células solares ligeras, que puedan ser fácilmente transportadas o utilizadas en aplicaciones aeroespaciales,» según Yi-Teng Huang, de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido.
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Material Capaz de Convertirse en Energía Solar Puede Ser Utilizado de Otra Forma
Las células capaces de transformarse en energía solar, hechas de polímeros a base de carbono, también pueden utilizarse en forma de tinta y pueden formar revestimientos finos. Sin embargo, todavía enfrentan problemas de durabilidad. Los paneles solares de silicio, por su parte, siguen siendo gruesos y pesados.
Los investigadores también descubrieron que el NaBiS2 se mantuvo estable en el aire ambiente durante todo el tiempo del estudio, que duró 11 meses, sin necesidad de encapsulamiento, lo que contrasta fuertemente con otros nuevos materiales fotovoltaicos, como las perovskitas de haluro de plomo. Este hecho significa que la durabilidad a largo plazo del material que genera energía solar limpia es un requisito fundamental para células solares comerciales.
Además, el equipo descubrió que hay dos factores críticos para explicar la fuerte absorción de luz del sulfuro de bismuto sódico. Son: los efectos del desorden cristalino y el papel del sodio.
Los iones de sodio y bismuto en el NaBiS2 tienen tamaños similares, lo que significa que, en lugar de ocupar diferentes sitios cristalográficos, ocupan el mismo sitio. Como resultado, la estructura del material de energía solar cristalino cambia a sal gema, una sustancia parecida a la sal de cocina (cloruro de sodio).
Sin embargo, el sodio y el bismuto no están distribuidos uniformemente en el material, y esta no homogeneidad tiene un efecto significativo en la intensidad de absorción de luz solar. Algunos efectos similares se han encontrado en trabajos actuales en el compuesto similar AgBiS2, sin embargo el NaBiS2 tiene un inicio más fuerte y nítido en la absorción de luz solar, dado que el sodio, a diferencia de la plata, no contribuye a los estados electrónicos alrededor de la banda prohibida del semiconductor. Así, hay una mayor concentración de estados electrónicos disponibles para la absorción de la luz solar.
«El desorden ha sido visto como enemigo de las células de luz solar, conocido por matar la eficiencia en materiales solares convencionales como silicio (Si), teluro de cadmio (CdTe) y arsenuro de galio (GaAs), los investigadores normalmente se concentran en evitarlo a toda costa. Este trabajo, junto con otros estudios recientes de nuestro grupo y de otros grupos, muestra que este no es necesariamente el caso.»
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