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Material capaz de captar el exceso de energía producido por los electrones calientes

Investigadores de la Universidad de Groningen y de la Universidad Tecnológica de Nanyang, han descubierto un material que podría captar el exceso de energía producido por los electrones calientes.

Un descubrimiento realizado por un grupo de investigadores de la Universidad de Groningen de los Países Bajos y de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, podría captar el exceso de energía producido por los electrones calientes para contribuir a la tensión de los dispositivos semiconductores y así, mejorar la eficiencia del dispositivo.

Los electrones calientes son capaces de contener una alta energía cinética que en un semiconductor podría generar un efecto negativo, manteniéndolos atrapados de forma inútil, formando una carga espacial que traería como consecuencia la degradación del dispositivo, haciéndolo inestable.

En este sentido, si se aprovechan los electrones calientes, existe la posibilidad de obtener una mayor tensión de la célula y así una mayor eficiencia del dispositivo. Aún así, estos electrones calientes, se generan a través de fotones con energía superior a la “brecha de banda” del semiconductor, por lo que pueden ser desperdiciados rápidamente en forma de calor.

Para obtener estos resultados, los investigadores emplearon una perovskita junto a un material aceptor de electrones calientes. Combinaron un semiconductor perovskita híbrido orgánico-inorgánico con el compuesto orgánico batofenantrolina (bphen).

Captación de exceso de energía

Como resultado, se obtuvo un material con espacio de banda capaz de captar esta energía generada de los electrones calientes. Según los investigadores, “Esto significa que los electrones calientes deben ser transportados a este material antes de perder su energía”.

Los resultados obtenidos

Estos electrones calientes fueron generados en las perovskitas con niveles de energía por encima de la banda de bphen sin electrones excitantes en el compuesto orgánico. Esto trae como resultado que a diferencia de las nanopartículas de uso común, capaces de cosechar electrones calientes ralentizando la pérdida de energía, el material de perovskita a granel utilizado no necesitaba ralentizar los electrones.

Los electrones calientes se captaron sin ningún truco”, según los involucrados. Por lo que según los experimentos, los electrones calientes del semiconductor de la perovskita fueron fácilmente absorbidos por el bphen. Esto fue evidenciado una vez que los electrones fueron excitados mediante la utilización de un láser.

El siguiente paso a ejecutar para captar el exceso de energía

Según los investigadores, se necesitará más energía para poder superar la barrera interfaz existente entre ambos materiales. Por eso, el siguiente paso a ejecutar es la construcción de un semiconductor con los materiales sometidos a estudio.

Según las investigaciones realizadas el pasado año en la Universidad de Groningen, los cálculos teóricos demostraron que la eficiencia máxima de estar células solares híbridas perovskitas podría aumentar del 33% al 66% de poder cosecharse positivamente los electrones calientes.