Un equipo de investigadores de la Kyushu University, en colaboración con la Johannes Gutenberg University Mainz, ha logrado superar una de las barreras fundamentales de la tecnología fotovoltaica al demostrar que un único fotón puede generar dos excitaciones electrónicas útiles mediante fisión de singlets. Los resultados fueron publicados en el Journal of the American Chemical Society.
Un fotón, dos excitones: el principio detrás del avance
En los sistemas fotovoltaicos convencionales, cada fotón absorbido produce un único excitón, la unidad básica de energía aprovechable. La técnica de fisión de singlets permite que un fotón de alta energía origine dos excitones simultáneamente, duplicando en teoría el potencial energético de cada unidad de luz captada. Este principio era conocido en la comunidad científica, pero su aplicación práctica resultaba inviable porque los excitones adicionales se disipaban antes de poder ser utilizados.
Material de molibdeno como solución al problema de pérdidas
Para contener esa disipación, el equipo empleó un material basado en molibdeno capaz de capturar y estabilizar los excitones generados por la fisión. Uno de los investigadores principales, identificado como Sasaki, señaló que un obstáculo crítico era la llamada transferencia de energía por resonancia de Förster, un fenómeno físico que desviaba la energía antes de que pudiera aprovecharse. El nuevo sistema inhibe ese proceso y retiene selectivamente la energía útil.
Rendimientos cuánticos superiores al 100% en laboratorio
Las pruebas realizadas con tetraceno en solución líquida arrojaron rendimientos cuánticos de entre el 110% y el 130%, lo que implica que el sistema genera más portadores de energía de los que normalmente producirían los fotones absorbidos. Este resultado representa una superación medible de los límites tradicionales de conversión solar, al menos en condiciones de laboratorio.
Distancia entre el laboratorio y la aplicación comercial
Los investigadores advierten que la tecnología se encuentra aún en una fase experimental temprana. Todos los experimentos se realizaron en soluciones líquidas, no en materiales sólidos, lo que impide su integración directa en paneles solares comerciales. El siguiente paso del equipo consistirá en adaptar los materiales a estructuras sólidas y evaluar su comportamiento en dispositivos reales. Sin ese paso, la escalabilidad del hallazgo permanece sin confirmar.
El avance se enmarca en la búsqueda global de métodos para mejorar la eficiencia fotovoltaica sin incrementar la superficie de captación ni los costes de fabricación, una prioridad estratégica en la transición energética de múltiples economías.
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