Celda Solar Cuántica

Celda Solar Cuántica

Recientemente, se ha publicado un gran avance en estudios de energía solar por parte del National Renewable Energy Laboratory (NREL), en donde los investigadores crearon un dispositivo de punto cuántico solar que tiene una salida de partículas con un porcentaje mayor de energía que su entrada de partículas energizadas.

La fotocorriente de un dispositivo de energía solar – la fotocorriente muestra la eficiencia de una celda solar – se expresa como un porcentaje y se encuentra midiendo el número de electrones que fluyen por segundo de la célula solar, dividido por el número de fotones por segundo de la energía que entra la célula solar.

Los investigadores del NREL han desarrollado una célula solar que tiene una fotocorriente de 114%, que es la relación más eficiente jamás vista. La clave de estos súper eficientes captadores solares es la generación de Exiton múltiple (MEG). Este proceso, dice que si una celda solar que absorbe un fotón tiene la suficiente energía necesaria, de que un fotón penetra en la celdasolar puede producir más de un par electrón-hueco que sale de la celda solar (el par electrón-hueco es la unidad de energía generada por el panel solar que se traduce en la energía transmitida por el dispositivo).

Los investigadores creen que este descubrimiento podría aumentar significativamente la eficiencia y la rentabilidad de la energía solar. La celda utiliza para lograr la fotocorriente de 114% una celda que consistía en capas de antireflejos con cubierta de vidrio, un conductor transparente, una capa de óxido de zinc nano estructurado, una capa de puntos cuánticos y una fina capa de oro en la parte superior. Además de ser altamente eficiente – incluso podríamos decir demasiado eficiente – en la traducción de la energía en la energía hacia fuera, la celda solar de puntos cuánticos en cuestión era también muy eficiente en la absorción de energía solar.

Muchas celdas solares actuales sólo absorben una pequeña cantidad de las fotos que entran en contacto con ellos y por lo tanto no son capaces de convertir toda la luz solar que atraviesa su superficie en electricidad.

Esta nueva celda solar es extremadamente eficiente cuando se trata de la absorción. Que junto con la fotocorriente alta y un costo de producción relativamente bajo podría hacer este descubrimiento, una clave para que los costos de la energía solar estén por debajo de la de la energía nuclear y tal vez incluso más baratos que el carbón.

MATERIAL AISLANTE PARA CONDUCTORES ELECTRICOS

Materiales Aislantes  o  Dieléctricos

A diferencia de los cuerpos metálicos buenos conductores de la corriente eléctrica, existen otros como el aire, la porcelana, el cristal, la mica, la ebonita, las resinas sintéticas, los plásticos, etc., que ofrecen una alta resistencia a su paso. Esos materiales se conocen como aislantes o dieléctricos.

Los cuerpos aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica, como es el caso del  PVC (PolyVinyl Chloride – Policloruro de Vinilo) empleado como revestimiento en los cables.

Al contrario de lo que ocurre con los átomos de los metales, que ceden sus electrones con facilidad y conducen bien la corriente eléctrica, los de los elementos aislantes poseen entre cinco y siete electrones fuertemente ligados a su última órbita, lo que les impide cederlos. Esa característica los convierte en malos conductores de la electricidad, o no la conducen en absoluto.

En los materiales aislantes, la banda de conducción se encuentra prácticamente vacía de portadores de cargas eléctricas o electrones, mientras que la banda de valencia está completamente llena de estos.

No todos los aisladores son iguales en sus cualidades aisladores. Los mejores aisladores no tienen electrones libres. Los aisladores no tan perfectos contienen pocos electrones libres, con los que es posible generar una corriente eléctrica muy pequeña.

La porcelana es uno de los mejores aisladores usados actualmente;  se usa sin excepción para aislar las líneas de transmisión de alto voltaje y no pierde sus cualidades aislantes a pesar de los altos voltajes usados en tales líneas (100 a 400 kV): como consecuencia, la corriente sigue fluyendo a través de los cables.

Ya que los plásticos son suaves y flexibles frecuentemente, además de excelentes aisladores, se usan como aislamientos o cubiertas de los conductores eléctricos. A mayor espesor, más efectivo es el aislamiento.

Muchos aislamientos no deben llegar a temperaturas críticas porque comienzan a degradarse (se derriten); por esta imposibilidad de soportar altas temperaturas se les llama termoplásticos.

Un hecho importante de los aislamientos termoplásticos es que pueden pigmentarse y fabricarse en muchos colores (este hecho facilita a los técnicos el rastreo de alambres en circuitos complicados).

La función del aislamiento es confinar la corriente eléctrica en el conductor y contener el campo eléctrico dentro de su masa. Las propiedades de los aislamientos exceden los requisitos que demanda su aplicación, pero los efectos de la operación, el medio ambiente, el envejecimiento, etc., pueden degradar al aislamiento rápidamente hasta el punto en que llegue a fallar, por lo que es importante seleccionar el más adecuado para cada uso.