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Los electrodos magnéticos aumentan la eficiencia de las células solares

29/09/2017

Investigadores de CIC nanoGUNE han desarrollado un dispositivo fotovoltaico un 14 % más eficiente gracias al magnetismo de sus contactos. El dispositivo es también capaz de proporcionar directamente corriente alterna.

Un grupo de investigación internacional dirigido por el investigador Ikerbasque Luis Hueso —líder del grupo de Nanodispositivos de CIC nanoGUNE—, en el que participan científicos de la Academia de Ciencias China, del Instituto Max Planck (Alemania) y del propio nanoGUNE, ha desarrollado una célula fotovoltaica en la que por primera vez se utilizan materiales magnéticos como electrodos para proporcionar corriente. La prestigiosa revista científica Science ha dado a conocer los resultados de esta investigación, que, en opinión de Luis Hueso, “abre una nueva vía para convertir luz en electricidad de forma más eficiente”.

Según explica el investigador de nanoGUNE, “el dispositivo es simplemente una célula fotovoltaica fabricada con un material orgánico —fullereno C60— y electrodos magnéticos de cobalto y de níquel”. El fullereno C60, conocido como Buckyball, es una molécula con forma de balón formada por 60 átomos de carbono. Por otro lado, los electrodos magnéticos producen corriente con una propiedad añadida llamada espín. La combinación de ambos no es casual, ya que el fullereno es conocido por ser un material fotovoltaico que podría permitir controlar la orientación del espín. El uso y control de esta propiedad permite aumentar la eficiencia de la célula solar, que es así capaz de generar una mayor corriente. Según explica Hueso, “las células solares habituales tienen los espines ‘desordenados’ y nosotros, gracias al magnetismo, hemos conseguido ‘ordenarlos’ de forma que una mayor corriente pueda ser recogida”. Los investigadores han comprobado que el uso de este tipo de electrodos incrementa un 14 % la eficiencia fotovoltaica del dispositivo.

El dispositivo tiene otra ventaja añadida, ya que ha demostrado ser capaz de generar directamente corriente alterna, mucho más útil en aplicaciones que la corriente continua que generan las células solares habituales, ya que no requiere del uso de transformadores. “La inversión de corriente se produce en el propio dispositivo cuando los electrones creados por la luz interaccionan con los contactos magnéticos que tienen los espines ‘ordenados’”, explica Hueso.

Si bien es cierto que los investigadores han demostrado que el uso de electrodos magnéticos permite aumentar la eficiencia de las células fotovoltaicas, sostienen que todavía están lejos de conseguir una célula fotovoltaica óptima. Con ese objetivo están trabajando en la construcción de dispositivos similares utilizando materiales orgánicos que ya han demostrado ser más eficientes que el fullereno. El investigador afirma que “en el futuro será posible construir un dispositivo comercial que actúe como módulo solar y produzca corriente alterna directamente”.

Este trabajo es el resultado de una investigación financiada por el Gobierno Vasco, por el Ministerio de Economía y Competitividad de España y por la Unión Europea a través del European Research Council.

Más información: 

Xiangnan Sun, Saül Vélez, Ainhoa Atxabal, Amilcar Bedoya-Pinto, Subir Parui, Xiangwei Zhu, Roger Llopis, Fèlix Casanova, Luis E. Hueso

A molecular spin-photovoltaic device

Science 357 (6352), 677-680, 18 August 2017. DOI: 10.1126/science.aan5348

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