Con Circonio se ilumina el futuro con los paneles solares

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Los paneles solares suelen estar hechos de silicio y requieren un umbral mínimo de luz para recoger y almacenar energía. En lugar de usar silicio, los investigadores han estado explorando durante mucho tiempo la alternativa de los dispositivos sensibles a los tintes.

El compuesto es un fotosensibilizador, lo que significa que fomenta reacciones químicas en presencia de luz. Tiene muchas aplicaciones potenciales para mejorar la eficiencia de las tecnologías modernas, desde los paneles solares que producen electricidad hasta los teléfonos móviles.

El estudio, publicado el 16 de marzo en Nature Chemistry, fue realizado por investigadores del laboratorio del Profesor Asistente de Química Carsten Milsmann con el apoyo de su Premio CAREER de la Fundación Nacional de Ciencias.

Estas tecnologías actualmente dependen de metales preciosos, como el iridio y el rutenio, para funcionar. Sin embargo, sólo quedan en el mundo suministros limitados de estos materiales, lo que los hace no renovables, de difícil acceso y costosos.

Hemos visto los pocos esfuerzos en el estudio de los metales más abundantes, titanio y circonio, porque a menudo no son tan fáciles de trabajar con ellos. Los metales preciosos siempre han sido los elementos de referencia debido a sus propiedades químicas favorables que los hacen más fáciles de usar y estudiar, y así es predominantemente como se ha hecho en el campo. Esperamos cambiar eso.

Carsten Milsmann.

El compuesto de Milsmann está hecho de circonio, que es mucho más abundante y de más fácil acceso, lo que lo convierte en una opción más sostenible y rentable. El compuesto también es estable en una variedad de condiciones, como el aire, el agua y los cambios de temperatura, lo que hace que sea fácil trabajar con él en una variedad de entornos.

Dado que el compuesto puede convertir la luz en energía eléctrica, podría usarse en la fabricación de paneles solares más eficientes.

Los paneles solares se hacen normalmente usando silicio y requieren un umbral mínimo de luz para recolectar y almacenar energía. En lugar de usar silicio, los investigadores han estado investigando durante mucho tiempo la alternativa de los dispositivos sensibles a los tintes, en los que las moléculas de color recogen la luz y funcionan en condiciones de poca luz.

Como beneficio adicional, esto también permite la producción de componentes semitransparentes. Hasta la fecha, los tintes necesarios dependen en gran medida del precioso material rutenio, pero el nuevo compuesto de Milsmann podría potencialmente reemplazarlo en el futuro.

El problema con la mayoría de los paneles solares es que no funcionan bien en días nublados. Son bastante eficientes, baratos y tienen una larga vida útil, pero necesitan condiciones de luz intensa para funcionar eficientemente. Una forma de evitarlo es hacer versiones sensibles a los tintes, donde un compuesto de color absorbe la luz para producir electricidad en cualquier condición climática. En el futuro, podríamos diseñar edificios que produzcan energía, esencialmente convirtiendo la fachada de su edificio, incluyendo todas sus ventanas, en una planta de energía.

Carsten Milsmann.

Por otro lado, el compuesto también podría usarse en diodos orgánicos emisores de luz, que convierten la energía eléctrica en luz, invirtiendo esencialmente la función de un panel solar. Esta característica hace del compuesto una fuente de luz potencial para fabricar pantallas de teléfonos móviles más eficientes.

Muchas pantallas de teléfonos móviles contienen iridio, otro compuesto de metales preciosos que hace exactamente lo que nuestro compuesto hace. La ventaja de tener un diodo emisor de luz es que la mayor parte de su energía se convierte en luz. En el pasado, las fuentes de luz eran ineficientes porque sólo convertían en luz una pequeña fracción de la energía que recibían.

Carsten Milsmann.

El siguiente paso de los científicos es hacer que el compuesto sea soluble en agua para que pueda ser potencialmente usado en aplicaciones biomédicas, como la terapia fotodinámica para pacientes con cáncer.

Estamos sentando las bases para muchas aplicaciones diferentes“, dijo Milsmann. “Entender cómo funciona este compuesto, que es lo que hicimos en el trabajo, ayudará a la gente que quiera llevar estas tecnologías en el futuro.

Más información: eberly.wvu.edu