Archivo de la categoría: Energía

Los nanocables absorben la luz de su alrededor

Las propiedades ópticas de los nanocables sugieren una nueva forma de crear paneles solares más eficientes. Las inusuales propiedades ópticas de los nanocables podrían dar lugar a paneles solares más baratos y eficientes, según sugiere una reciente investigación

Varios investigadores de Dinamarca y Suiza han construido células solares de nanocables individuales, y han mostrado que estos absorben más luz de lo esperado en base a su tamaño. Las células solares se comportaron como si estuvieran recogiendo luz de un área ocho veces más grande que su tamaño físico, y así lo describen los investigadores en la edición actual de Nature Photonics. Esta propiedad podría conducir a células solares que utilicen menos material que las convencionales, y sin embargo conviertan una mayor cantidad de energía de la luz solar en electricidad, reduciendo el coste de la energía fotovoltaica.

El hecho de que los nanocables puedan absorber luz de su alrededor «abre la posibilidad a que la energía solar a gran escala utilice solo una fracción de materiales», señala Magnus Borgstrom, profesor de física de estado sólido en la Universidad de Lund en Suecia, que no participó en el trabajo.

El efecto demostrado en el artículo es equivalente a usar una lente o un espejo para concentrar la luz, un enfoque que se ha utilizado para reducir el tamaño y el coste de las células solares, así como para mejorar su eficiencia. El nuevo estudio sugiere que los nanocables pueden proporcionar los mismos beneficios sin necesidad de usar espejos o lentes, reduciendo así los costes. «Hemos demostrado que los nanocables incorporan ese tipo de concentración de forma intrínseca», señala Anna Fontcuberta i Morral, profesora de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, y que además dirigió el estudio.

Los investigadores saben desde hace tiempo que las nanoestructuras pueden interactuar con la luz de forma inusual si son más estrechas que las longitudes de onda de la propia luz. El efecto de concentración ya ha sido sugerido con anterioridad. Por ejemplo, un artículo publicado en la revista Science a principios de este mes atribuye a dicho efecto unas eficiencias récord registradas en una célula solar basada en nanocables. Sin embargo, el nuevo artículo proporciona una forma de cuantificar el efecto de la concentración mediante la medición del rendimiento de una única célula solar de nanocables.

Las células solares de nanocables han estado en desarrollo desde hace años, pero no por su capacidad para concentrar la luz. Inicialmente, los investigadores propusieron que las matrices de nanocables serían buenas para atrapar más luz, puesto que a medida que esta penetra en la matriz rebota de un nanocable a otro hasta ser absorbida, como luz al entrar en un bosque denso. Tales matrices podrían utilizar menos cantidad de los costosos materiales semiconductores utilizados en las células solares.

Los nuevos hallazgos sugieren que podría ser posible usar un menor número de nanocables sin dejar de reflejar la misma cantidad de luz que reflejaban las células solares de nanocables anteriormente propuestas, reduciendo aún más la cantidad de material necesario, indica Morral. Ella utilizó arseniuro de galio para los nanocables, el material utilizado en las células solares más eficientes del mundo. Afirma que las células solares hechas de matrices de nanocables de arseniuro de galio podrían utilizar una décima parte de la cantidad de material usado en las células de arseniuro de galio existentes. Y, al menos en teoría, podrían ser más eficientes.

No obstante, el artículo no aborda algunas cuestiones fundamentales relativas a la fabricación de células solares de nanocables que sean eficientes. Por ejemplo, la gran superficie de matrices de nanocables proporciona una gran cantidad de lugares donde los electrones podrían acabar atrapados, lo que reduce la eficacia práctica de tales dispositivos. La mejor eficiencia para una célula solar de nanocables hasta ahora es solo del 13,8 por ciento, mucho más baja que el 20 por ciento alcanzado con las células solares convencionales y el 28,8 por ciento logrado por las células de arseniuro de galio, que tienen el récord mundial. Abordar estos problemas requerirá mejorar los métodos de formación de nanocables y el tratamiento químico de su superficie.

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

El grafeno convierte la luz en electricidad

Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) y otros centros internacionales han demostrado que el grafeno puede transformar los fotones de luz en electricidad con gran eficiencia. El estudio, que publica la revista Nature Physics, puede ayudar al desarrollo de nuevas tecnologías en energía solar

Un equipo del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en colaboración con el Massachussets Institute of Techology (MIT) de Estados Unidos, el Max Planck Institute for Polymer Research de Alemania y Graphenea S.L. de Donostia-San Sebastián, muestran en Nature Physics que el grafeno es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones, que pueden convertirse en corriente eléctrica.

Este prometedor descubrimiento convierte el grafeno en una importante alternativa para la tecnología de energía solar, actualmente basada en semiconductores convencionales, como el silicio.

“En la mayoría de los materiales, un fotón absorbido genera un solo electrón, pero en el caso del grafeno hemos visto que un fotón absorbido es capaz de producir muchos electrones excitados, y por lo tanto una señal eléctrica mayor” explica Frank Koppens, líder del grupo de la investigación en ICFO.

Esta característica hace del grafeno el material de construcción ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir la luz en electricidad. En particular, permite la producción de potenciales células solares y detectores de luz que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.

El experimento ha consistido en mandar un número conocido de fotones a diferentes energías sobre una capa fina de grafeno. “Hemos visto que los fotones de alta energía –por ejemplo, los de color violeta– inducen un mayor número de electrones excitados que los fotones de baja energía –por ejemplo, los infrarrojos–”, explica Klass-Jan Tielrooij, investigador del ICFO que ha realizado el experimento.

“En ambos casos siempre era igual o superior al número de fotones mandado –prosigue–. Esta relación nos muestra que el grafeno convierte la luz en electricidad con una eficiencia muy alta. Hasta ahora se especulaba que el grafeno tenía un gran potencial para convertir luz en electricidad, pero ahora hemos visto que es incluso mejor de lo esperado”.

Aunque aún hay algunos aspectos que los científicos están tratando de mejorar, como la baja absorción del número de fotones, el grafeno tiene el potencial de provocar cambios radicales en muchas tecnologías actualmente basadas en semiconductores convencionales.

El próximo reto

«Se sabía que el grafeno es capaz de absorber un espectro muy grande de colores de la luz. Sin embargo, ahora sabemos que una vez el material ha absorbido esta luz, la eficiencia de conversión de energía es muy alta. Nuestro próximo reto será encontrar formas para extraer la corriente eléctrica y mejorar la absorción del grafeno. Entonces seremos capaces de diseñar dispositivos de grafeno que detectan la luz de manera más eficiente, dando paso a células solares más eficientes «, concluye Koppens.

Todo parece indicar que en las próximas décadas se va a vivir un cambio de paradigma con el grafeno similar al que ocurrió con el plástico el siglo pasado. Móbiles que se pliegan, placas solares trasparentes y flexibles, ordenadores muy delgados… se podrán desarrollar con grafeno.

Las industrias y autoridades están convencidos de su gran potencial para revolucionar la economía mundial. Tal es así que la Unión Europea acaba de comprometer una inyección de 1.000 millones de euros para su desarrollo.

Referencia del artículo: K.J. Tielrooij, J.C.W. Song, S.A. Jensen, A. Centeno, A. Pesquera, A. Zurutuza Elorza, M. Bonn, L.S. Levitov and F.H.L. Koppens. «Photoexcitation cascade and multiple hot-carrier generation in graphene«. Nature Physics, 24 de febrero de 2013.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Preocupación por colapso del techo en Chernóbil

El tejado de la sala de máquinas de la antigua central nuclear de Chernóbil, en Ucrania, se ha derrumbado. Las autoridades no ven peligro ni cambios en los niveles de radiación. Entidades conservacinoistas hablan de «señal preocupante»

El tejado de la sala de máquinas de la antigua central nuclear de Chernóbil, en Ucrania, se vino abajo a causa de las masa de nieve acumulada, informó el Ministerio de Emergencias de la ex república soviética.

El accidente se produjo a unos 70 metros del «sarcófago», la cubierta de hormigón que cubre provisionalmente el bloque de reactores que explotó en el trágico accidente de 1986, con devastadoras consecuencias. Sin embargo, las autoridades de protección civil aseguraron que no ha habido escape de radiactividad y tampoco hay heridos.

Como medida de precaución, la empresa francesa Bouygues, una de las dos de ese país que están construyendo una nueva capa protectora, confirmó a la agencia de noticias alemana dpa que retiró a sus trabajadores «por temor a la radiación».

«Señal preocupante»

La organización Greenpeace calificó lo ocurrido como una «señal preocupante». «No hay garantías de que en un futuro cercano no comience a estropearse el sarcófago», apuntó la organización.
La causa del accidente será investigada por una comisión especial en los próximos 14 días, informó la dirección de la central.

El bloque de reactores de Chernóbyl explotó el 26 de abril de 1986, causando una nube radiactiva que se extendió desde Ucrania a otras regiones de Europa y que dejó numerosas víctimas, sin que la cifra haya terminado de concretarse: desde las más de 60 personas que perdieron al vida en los primeros tres meses hasta los decenas de miles afectados por la radiación recibida en los años siguientes.

En 2012 comenzó la construcción de una nueva cubierta protectora valorada en 1.540 millones de euros, financiada con ayuda del Banco Europeo para la Reconstrucción y el Desarrollo (BERD). Actualmente, unos 1.500 empleados de 22 países trabajan en el proyecto que pretende sustituir el viejo sarcófago antes de 2015.

Fuente: DW. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: