Un grupo de investigadores del Instituto de Energía Solar (IES) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha explorado las propiedades optoelectrónicas de materiales avanzados para su empleo en la generación de energía fotovoltaica.
En particular, los materiales semiconductores bidimensionales, como el disulfuro de molibdeno (MoS2) muestran cómo, con espesores de solo unos pocos nanómetros, estos materiales “innovadores y aún poco estudiados” estudiados por los investigadores presentan una excelente absorción de la luz, una alta movilidad de carga y una eficiente conversión de energía cuando se genera una diferencia de temperatura (característica propia de un material termoeléctrico). Además, tienen interesantes propiedades mecánicas, como flexibilidad, resistencia y ligereza, lo que facilita su aplicación en superficies flexibles y móviles.
El objetivo de los investigadores, integrantes del grupo de Silicio y Nuevos Conceptos para Células Solares, era entender cuál es el efecto en las propiedades eléctricas y termoeléctricas del MoS2 al doparlo con átomos de niobio (Nb), lo que aumenta el número de portadores libres con carga eléctrica dentro del material, y al variar el espesor.
Los investigadores de la UPM han descubierto que un dopaje controlado de estas láminas de espesores nanométricos mejora las propiedades eléctricas y termoeléctricas para los distintos espesores. “Las aplicaciones del MoS2 son diversas. Gracias a la posibilidad de doparlo con impurezas atómicas, ya se han fabricado células solares en las que la capa encargada de absorber la luz y generar electricidad está compuesta por este material. Además, podría emplearse como capa intermedia en otros dispositivos de generación fotovoltaica.
Otra posibilidad es utilizar estos materiales en forma de capas extremadamente finas para desarrollar dispositivos semitransparentes. Un ejemplo es el desarrollo de células solares semitransparentes que se adhieren a las ventanas y son capaces de generar electricidad mientras permiten el paso de una cantidad de luz suficiente para iluminar el interior de los edificios.
Los investigadores sugieren más utilidades. Las propiedades termoeléctricas del MoS2 permiten su uso en aplicaciones de refrigeración y calefacción, ya que, al hacer circular corriente a través de este material, se genera un flujo de calor que enfría un extremo y calienta el otro. Esto mismo también lo hace adecuado para emplearse en sensores térmicos, destacan.
Los resultados se recogen en el trabajo “High Conductivity and Thermoelectric Power Factor in p-Type MoS2 Nanosheets”, publicado en febrero en ACS Applied Energy Materials.
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