Un grupo de investigadores de la Kyushu University, en colaboración con la Johannes Gutenberg University Mainz, ha desarrollado un sistema experimental que podría cambiar la manera en la que se utiliza la energía solar. El estudio ha sido publicado en el Journal of the American Chemical Society.
La investigación demuestra que es posible generar más carga energética útil a partir de la misma cantidad de luz, superando uno de los límites fundamentales de la tecnología fotovoltaica actual.
Este avance podría ayudar a resolver uno de los grandes retos del desarrollo energético: mejorar la eficiencia de los sistemas solares sin aumentar costes ni necesitar más superficie de paneles.
Aunque por el momento los resultados se mantienen en el ámbito teórico, el hallazgo podría representar un paso importante hacia un mejor aprovechamiento de la energía procedente del Sol.
Fisión de singlets
El avance japonés se basa en un proceso conocido como fisión de singlets. Gracias a este mecanismo, un solo fotón de alta energía puede producir dos excitaciones electrónicas, conocidas como excitones, en lugar de una sola. En los paneles solares tradicionales, cada fotón solo genera un excitón, pero con esta técnica se obtiene el doble, permitiendo aprovechar mejor la luz y generar más energía.
Aunque esta idea llevaba años considerándose prometedora, su aplicación resultaba complicada porque esos excitones adicionales desaparecían rápidamente antes de poder aprovecharse. Para solucionar este problema, los investigadores utilizaron un material especial basado en molibdeno.
Este material consigue captar y mantener las excitaciones producidas tras la fisión de singlets, evitando además que la energía se pierda en otros procesos físicos. Según explica Sasaki, uno de los principales obstáculos era un fenómeno conocido como transferencia de energía por resonancia de Förster, que desviaba la energía antes de poder utilizarla. Por ello, el equipo desarrolló un sistema capaz de capturar selectivamente esos excitones y conservar su energía útil.
Reducir perdidas energéticas
El sistema desarrollado logra reducir las pérdidas energéticas y aumentar la eficiencia de conversión solar. En las pruebas realizadas con materiales como el tetraceno en solución, los investigadores obtuvieron rendimientos cuánticos de entre el 110% y el 130%.
Esto significa que se generan más portadores de energía de los que normalmente producirían los fotones absorbidos, consiguiendo un aprovechamiento superior de la luz.
Los resultados demuestran que, al menos en laboratorio, es posible superar algunas de las limitaciones tradicionales de la energía solar. Sin embargo, la tecnología todavía no está preparada para aplicarse en paneles solares comerciales. Hasta ahora, los experimentos solo se han realizado en soluciones líquidas y no en materiales sólidos. Por ello, el siguiente paso será adaptar estos materiales a estructuras sólidas y comprobar su funcionamiento en dispositivos reales.
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