El proyecto 5GSOLAR desarrolla energía solar respetuosa con el medio ambiente para alimentar equipos de interior.
La energía solar se ha asociado durante mucho tiempo con los tejados, la luz solar y los cielos abiertos. Sin embargo, gran parte de la vida moderna se desarrolla en interiores, bajo las luces de la oficina, las lámparas de la cocina y la suave luz del hogar. Nuestro mundo está lleno de pequeños dispositivos electrónicos que funcionan silenciosamente en segundo plano, lo que lleva a la pregunta: «¿Se puede aprovechar la energía solar en interiores?»
La respuesta es, por supuesto, sí, y puede residir en una sustancia relativamente simple, poco conocida y abundante en la Tierra llamada sulfuro de antimonio (Sb2S3).
Por qué la energía solar interior es importante
La vida moderna está llena de pequeños dispositivos que requieren energía constante, como sensores inteligentes que monitorean la calidad del aire, dispositivos de salud portátiles, etiquetas electrónicas y sistemas de Internet de las cosas (IoT) integrados en hogares y lugares de trabajo. Estos dispositivos consumen muy poca energía pero dependen en gran medida de las baterías.
Reemplazar y desechar las baterías es inconveniente, costoso y perjudicial para el medio ambiente. Las células solares de interior ofrecen una alternativa atractiva: dispositivos que utilizan la luz que las rodea para alimentarse.
La generación de energía solar en interiores –en pocas palabras, “la conversión de luz artificial en electricidad”– se ha convertido en una de las áreas más activas y populares de la investigación solar. A diferencia de los paneles solares exteriores, las células solares interiores no necesitan generar grandes cantidades de electricidad. En cambio, debe funcionar de manera eficiente bajo iluminación de baja potencia.
Las células solares interiores basadas en Sb2S3 podrían ayudar a convertir esta visión en realidad, permitiendo que los dispositivos electrónicos funcionen continuamente sin reemplazar las baterías.
Una estrella en ascenso en la energía solar interior: la fuerza impulsora del éxito
Aquí es donde Sb2S3 empieza a destacar. Estudios recientes han demostrado que es muy adecuado para recoger fuentes de luz interiores como LED y luces fluorescentes. Mientras los científicos buscan materiales prácticos para la recolección de energía en interiores, el Sb2S3 se ha convertido en un candidato prometedor.
Lo que hace que el Sb2S3 sea particularmente atractivo son sus propiedades únicas: es respetuoso con el medio ambiente, abundante en la tierra e inherentemente estable. A diferencia del CdTe y las perovskitas a base de plomo, el Sb2S3 evita elementos tóxicos y raros, lo que lo convierte en una alternativa sostenible para la generación de energía solar a gran escala. Tiene una banda prohibida de aproximadamente 1,7 a 1,8 eV y un alto coeficiente de absorción (aproximadamente 105 cm-1), lo que lo hace particularmente adecuado para aplicaciones fotovoltaicas en interiores donde los dispositivos tradicionales de silicio tienen una eficiencia significativamente reducida. Aunque la eficiencia actual en exteriores (alrededor del 8,3%) sigue siendo menor que la del silicio cristalino (alrededor del 26%), el Sb2S3 muestra un rendimiento notable bajo iluminación de baja intensidad y ofrece una estabilidad superior en comparación con los absorbentes de perovskita. Estas propiedades posicionan a Sb2S3 como un candidato prometedor para la recolección de energía en interiores y aplicaciones de IoT.
Un vistazo al interior del laboratorio.
Detrás de esta tecnología hay un cuidadoso trabajo de laboratorio. La investigación no comienza con un producto terminado, sino con un simple sustrato de vidrio y la aplicación paso a paso de finas capas de material. Los científicos ajustan las condiciones, perfeccionan los procedimientos de procesamiento y prueban cómo los pequeños cambios afectan el rendimiento.
El calentamiento controlado y la deposición precisa transforman el Sb2S3 de materia prima en componentes funcionales que pueden convertir la luz de una habitación en electricidad.
Tecnología temprana pero poderosa
Lo que hace que esta historia sea particularmente emocionante es su frescura. El uso de Sb2S3 para aplicaciones fotovoltaicas en interiores está todavía en sus inicios y los investigadores apenas están comenzando a descubrir todo su potencial. Durante la última década, la eficiencia de los dispositivos ha aumentado constantemente desde menos del 3% para arquitecturas iniciales bajo iluminación estándar a más del 8% para estructuras optimizadas de película delgada, con un rendimiento relativo aún mayor bajo condiciones de iluminación interior. Más allá de las ganancias en eficiencia, las nuevas funciones amplían su atractivo. Se están investigando dispositivos translúcidos Sb2S3 para ventanas inteligentes y energía fotovoltaica integrada en edificios. La esperanza es que cada experimento agregue otra pieza al rompecabezas, abriendo constantemente la puerta a mejores diseños y una adopción más amplia en el mundo real.
¡Sb2S3 impulsa el futuro! A medida que los edificios se vuelven más inteligentes y los dispositivos están más conectados, las células solares interiores podrían convertirse en una parte invisible pero esencial de nuestro medio ambiente. Y detrás de su fuente de energía silenciosa hay un material simple refinado en un laboratorio que funciona silenciosamente bajo luz interior.
Parte de ese futuro está tomando forma hoy en nuestro laboratorio, a medida que descubrimos nuevas formas de desbloquear todo el potencial de este material. ¿Quieres saber más? Puede conocer la investigación científica completa detrás de esta investigación en un artículo publicado recientemente.
Reconocimiento
Este proyecto está financiado por la investigación Horizonte 2020 de la Unión Europea.
Esta investigación también fue financiada por el proyecto PRG2676 del Consejo de Investigación de Estonia.
Tenga en cuenta: Este es un perfil comercial.
Este artículo también se publicará en el número 25 de la revista trimestral.
Source link
