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El nuevo material capaz de convertir la luz solar en energía solar y generar energía eléctrica limpia es el sulfuro de bismuto de sodio, cultivado en forma de nanocristales
Algunos investigadores han descubierto materiales capaces de captar la luz solar a niveles superiores a los de las células solares de silicio convencionales y que generan energia pero con un espesor 10.000 veces menor, que generan energía eléctrica limpia. El nuevo material descubierto es el sulfuro de bismuto de sodio (NaBiS2), que se cultiva en forma de nanocristales y luego se dispersa en una solución, que se puede aplicar para hacer películas de 30 nanómetros de espesor.
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 usan ampliamente como reemplazos de plomo en soldaduras para medicamentos estomacales de venta libre.
“Descubrimos un material que convierte la luz solar en energía solar con más potencia que las tecnologías tradicionales de células solares y se puede imprimir a partir de una tinta. Este nuevo material que convierte la luz solar tiene el potencial de fabricar células solares livianas que pueden transportarse o usarse fácilmente en aplicaciones aeroespaciales”, según Yi-Teng Huang de la Universidad de Cambridge, Reino Unido.
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El material capaz de convertirse en energía solar se puede utilizar de otra manera
Las células capaces de transformarse en energía solar, hechas de polímeros a base de carbono, también se pueden usar en forma de pintura y pueden formar capas delgadas. Sin embargo, todavía sufren de problemas de durabilidad. Los paneles solares de silicio, por otro lado, siguen siendo gruesos y pesados.
Los investigadores también encontraron que NaBiS2 se mantuvo estable en el aire ambiente durante todo el período de estudio de 11 meses sin necesidad de encapsulación, lo que contrasta con otros materiales fotovoltaicos nuevos, 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 las celdas solares comerciales.
Además, el equipo encontró que hay dos factores críticos para explicar la fuerte absorción de luz del sulfuro de bismuto de sodio. Estos son: los efectos del desorden cristalino y el papel del sodio.
Los iones de sodio y bismuto en NaBiS2 tienen un tamaño similar, 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 de roca, una sustancia similar a la sal de mesa (cloruro de sodio).
Sin embargo, el sodio y el bismuto no se distribuyen uniformemente en el material y esta falta de homogeneidad tiene un efecto significativo en la intensidad de la absorción de la luz solar. Algunos de los efectos similares se encontraron en el trabajo actual en el compuesto similar AgBiS2, sin embargo, NaBiS2 tiene un inicio de absorción de luz más fuerte y más agudo. solar, ya que el sodio, a diferencia de la plata, no contribuye a los estados electrónicos alrededor de la banda prohibida del semiconductor. Por lo tanto, hay una mayor concentración de estados electrónicos disponibles para absorber la luz solar.
“El desorden ha sido visto durante mucho tiempo como el enemigo de las células solares, conocidas por matar la eficiencia en los materiales solares convencionales como el silicio (Si), el telururo de cadmio (CdTe) y el arseniuro de galio (GaAs), los investigadores generalmente se enfocan en prevenirlo a toda costa. Este trabajo, junto con otros estudios recientes de nuestro grupo y de otros, muestra que este no es necesariamente el caso”.
