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Proyectos de investigación

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Célula Solar de grafeno de portadores calientes (SuGaR)

Grafeno, átomos, clusters y nanopartículas metálicas. Fundamentos y aplicaciones

Investigador Principal: Elisa Antolín Fernández

Centro de investigación o Institución: Instituto de Energía Solar. Universidad Politécnica de Madrid

Sinopsis

El funcionamiento de una célula solar se basa en que los electrones de un materialsemiconductor absorben la energía de los fotones del sol y la entregan a un circuito externo. Sin embargo, en las células convencionales los electrones pierden gran parte de esta energía porque sufren colisiones con los átomos que forman la red cristalina del semiconductor. En este proceso el electrón pasa rápidamente de estar "caliente" a equilibrar su temperatura con la del material. Esta es la razón principal por la que el límite teórico de eficiencia de las células solares convencionales es el 41%. Desde los años 80 se sabe que si dispusiéramos de un material en el que los electrones se mantuvieran calientes e implementáramos contactos adecuados para extraerlos en ese estado, el límite teórico de eficiencia subiría al 85%. Este dispositivo conceptual se conoce como célula solar de portadores calientes (HCSC) y nunca se ha llegado a realizar en la práctica con éxito.

En este proyecto proponemos fabricar y estudiar el potencial de una HCSC de grafeno. Este estudio de carácter aplicado está motivado por varias investigaciones de física básica publicadas en los últimos años en las que se demuestra que los mecanismos de termalización electrónica en el grafeno son mucho más lentos que en los semiconductores convencionales. El trabajo incluirá una parte teórica en la que se modelará el funcionamiento de la HCSC de grafeno y una parte experimental que consistirá en la fabricación de prototipos mediante apilamiento de grafeno exfoliado y su caracterización.

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