![\"\"](\"\/jalozate\/wp-content\/uploads\/sites\/27\/2016\/08\/fotosolar.jpg\" "\\"fotosolar\\"")
<\/a><\/p>\nUna de las soluciones es el uso masivo de la energ\u00eda fotovoltaica. Y en este campo se est\u00e1n realizando avances espectaculares. Hoy vamos a referir a una nueva esperanzadora posibilidad que acaban de dar a conocer un equipo ruso-estadounidense de ocho investigadores en la revista Nature Photonics<\/em><\/strong>, en un art\u00edculo con el poco atrayente t\u00edtulo (para los profanos en el tema de\u00a0 \u201cPower conversion efficiency exceeding the Shockley\u2013Queisser limit in a ferroelectric insulatorinvestigador\u201d. El equipo investigador incluye cient\u00edficos de la Universidad Drexel, el Instituto Shubnikov de Cristalograf\u00eda de la Academia Rusa de Ciencias, de la Universidad de Pensilvania y del Laboratorio de Investigaciones Navales de la Marina Estadounidense<\/p>\n En esencia, se trata de que han demostrado la posibilidad de realizar conversiones de luz en electricidad con rendimientos que superar el l\u00edmite que hasta ahora se consideraba insuperable, conocido como \u201cl\u00edmite de Shockley Queisser\u201d, hecho que puede revolucionar el futuro del uso de las energ\u00edas fotovoltaicas.<\/p>\n Intentemos explicarlo. El l\u00edmite Shockley\u2013Queisser, establecido en 1961, designa la m\u00e1xima eficiencia te\u00f3rica de una c\u00e9lula fotovoltaica basada en una uni\u00f3n p-n, que es la estructura fundamental de los componentes electr\u00f3nicos com\u00fanmente denominados semiconductores, principalmente diodos y transistores. La uni\u00f3n p-n est\u00e1 formada por la uni\u00f3n metal\u00fargica de dos cristales, generalmente de silicio (Si), de naturalezas P y N seg\u00fan su composici\u00f3n a nivel at\u00f3mico. Estos tipos de cristal se obtienen al dopar cristales de metal puro intencionadamente con impurezas, normalmente con alg\u00fan otro metal o compuesto qu\u00edmico. Es la base del funcionamiento de la energ\u00eda solar fotovoltaica.<\/p>\n El l\u00edmite Shockley\u2013Queisser sit\u00faa la eficiencia m\u00e1xima en el entorno de 33,7%, es decir, que con una energ\u00eda solar incidente t\u00edpica (1000 W\/m\u00b2), solo se convertir\u00eda en electricidad unos 337 W\/m\u00b2.\u00a0 M\u00e1s a\u00fan, como el material m\u00e1s usado en c\u00e9lulas fotovoltaicas, el silicio, tiene una banda a\u00fan m\u00e1s desfavorable, ello rebaja al 29%. el m\u00e1ximo rendimiento actual para c\u00e9lulas comerciales.<\/p>\n El nuevo avance cient\u00edfico se afianza sobre pasos dados anteriormente. En este caso tenemos que retroceder medio siglo y fijarnos en el autor principal de la investigaci\u00f3n, el profesor Vladimir M. Fridkin, un cient\u00edfico ruso quien en 1959 complet\u00f3 su master en el Departamento de F\u00edsica de la Universidad de Mosc\u00fa y cuya brillante carrera cient\u00edfica hizo que en 1967 ya fuese el jefe del laboratorio de Materiales Electr\u00f3nicos del Instituto de Cristalograf\u00eda. Sus trabajos previos a esas fechas le hab\u00edan llevado al desarrollo de la fotograf\u00eda infrarroja y a ser uno de los innovadores que posibilitaron la aparici\u00f3n de las primeras fotocopiadoras, una primera m\u00e1quina de copia “en seco”, por medio de un proceso conocido como xerograf\u00eda. Seg\u00fan Andrew Rappe, un profesor de qu\u00edmica e ingenier\u00eda en la Universidad de Pensilvania, “luego se convirti\u00f3 en un l\u00edder en ferroelectricidad y la piezoelectricidad, y preeminente en la comprensi\u00f3n de interacciones de la luz con los materiales ferroel\u00e9ctricos. Es sorprendente que la misma persona que descubri\u00f3 estos efectos fotovoltaicos a granel hace casi 50 a\u00f1os ahora est\u00e1 ayudando a aprovecharlos para su uso pr\u00e1ctico en los nanomateriales “.<\/p>\n Efectivamente. Hace 47 a\u00f1os, Fridkin descubri\u00f3 un mecanismo f\u00edsico para convertir la luz en energ\u00eda el\u00e9ctrica, mediante un proceso que difiere del m\u00e9todo empleado actualmente en las c\u00e9lulas solares. El mecanismo se basaba en la recogida de los llamados electrones “calientes” – los que llevan la energ\u00eda adicional en un material fotovoltaico cuando es excitado por la luz del sol – antes de que pierdan su energ\u00eda. A pesar de que el proceso haya recibido relativamente poca atenci\u00f3n hasta hace poco, este llamado “efecto fotovoltaico mayor” ahora podr\u00eda ser la clave para revolucionar nuestro uso de la energ\u00eda solar.<\/p>\n La investigaci\u00f3n reci\u00e9n publicada utiliza un cristal de titanato de bario para convertir luz solar en energ\u00eda el\u00e9ctrica de una forma mucho m\u00e1s eficiente que lo que el l\u00edmite de Shockley-Queisser, permitiendo abrir las posibilidades de la aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica de ese fen\u00f3meno. Ha sido financiado en parte por la Oficina del Ej\u00e9rcito de EE.UU. de Investigaci\u00f3n, la Oficina de Investigaci\u00f3n Naval, el Departamento de Energ\u00eda de Estados Unidos, y la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencia, y los nuevos hallazgos revelan que se podr\u00edan desarrollar paneles solares que ser\u00edan hasta un 50% m\u00e1s eficientes que el l\u00edmite te\u00f3rico actual. Si es as\u00ed, esto podr\u00eda tener un efecto profundo en la industria de la energ\u00eda solar.<\/p>\n Los detalles \u00edntimos del mecanismo del fen\u00f3meno que logra exceder el l\u00edmite de Shockley-Queisser usando una peque\u00f1a fracci\u00f3n del espectro solar, no son f\u00e1ciles de entender para los no expertos en el campo, pero en palabras de Fridkin es causado por dos mecanismos: “El primero es el efecto fotovoltaico mayor con participaci\u00f3n de portadores calientes y segundo es el campo de cribado fuerte, lo que conduce a un impacto de ionizaci\u00f3n y la multiplicaci\u00f3n de estos portadores, aumentando el rendimiento cu\u00e1ntico.”. Esta ionizaci\u00f3n por impacto, que lleva a la multiplicaci\u00f3n de portadores, se puede comparar a una serie de fichas alineadas de domin\u00f3 en el que cada domin\u00f3 representa un electr\u00f3n ligado. Cuando un fot\u00f3n interact\u00faa con un electr\u00f3n, se excita el electr\u00f3n, que, cuando se somete al campo fuerte, acelera y libera otros electrones ligados en su camino, provocando la liberaci\u00f3n de los dem\u00e1s. Este proceso contin\u00faa sucesivamente – como el establecimiento de m\u00faltiples cascadas de fichas de domin\u00f3 que al volcar la primera va transmitiendo el efecto a todas las restantes.<\/p>\n Pero, aunque la explicaci\u00f3n t\u00e9cnica sea dif\u00edcil para personas sin conocimientos t\u00e9cnicos adecuados el resultado final es la posibilidad de la fabricaci\u00f3n de paneles solares que conviertan significativamente m\u00e1s luz solar en electricidad que como lo hacen los paneles actuales. Eso significar\u00eda energ\u00eda solar m\u00e1s abundante, a un costo a\u00fan m\u00e1s bajo que el actual, disminuyendo notablemente nuestra dependencia de los combustibles f\u00f3siles.<\/p>\n En resumen, en palabras de Fridkin: \u201c”Este resultado es muy prometedor para el desarrollo de c\u00e9lulas solares de alta eficiencia basadas \u200b\u200ben la aplicaci\u00f3n de los materiales ferroel\u00e9ctricos que tienen una brecha de energ\u00eda en la regi\u00f3n de mayor intensidad del espectro solar”.<\/p>\n M\u00e1s en:<\/p>\n http:\/\/www.nature.com\/nphoton\/journal\/vaop\/ncurrent\/full\/nphoton.2016.143.html<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los graves problemas energ\u00e9ticos y de calentamiento global de la Tierra pueden ser corregidos por los avances cient\u00edficos si los responsables pol\u00edticos y sociales de las naciones apostaran por ello. Una de las soluciones es el uso masivo de la energ\u00eda fotovoltaica. 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