Investigadores de la Universidad de Corea han desarrollado un nuevo diseño de nanomaterial utilizando nanoesferas de oro autoensambladas que mejoran significativamente la absorción de energía solar. Este avance aborda un desafío clave en la energía renovable: capturar todo el espectro de la luz solar, incluidas longitudes de onda más allá de la luz visible.
El desafío de la absorción del espectro solar
Las tecnologías solares actuales luchan por absorber eficientemente toda la gama de radiación solar. Si bien materiales como las nanopartículas de oro y plata son prometedores, su absorción suele limitarse a longitudes de onda visibles. Captar la luz del infrarrojo cercano, que constituye una parte sustancial de la luz solar, sigue siendo difícil. Esto es fundamental porque un espectro de absorción más amplio se traduce directamente en una mayor eficiencia de conversión de energía.
La solución: suprabolas de oro autoensamblables
El equipo de la Universidad de Corea, dirigido por Seungwoo Lee, abordó este desafío diseñando “suprabolas”, grupos de nanopartículas de oro que se ensamblan espontáneamente en pequeñas esferas. Al ajustar cuidadosamente el diámetro de estas suprabolas, maximizaron la absorción en una gama más amplia de longitudes de onda.
Simulación y fabricación
Los investigadores utilizaron primero simulaciones por computadora para optimizar el diseño de la suprabola, prediciendo una eficiencia de absorción superior al 90%. A continuación, crearon una película de estas suprabolas secando una solución líquida en un generador termoeléctrico, un dispositivo que convierte la luz directamente en electricidad. Cabe destacar que el proceso no requiere condiciones de sala limpia especializadas ni temperaturas extremas, lo que lo hace altamente escalable.
Resultados de rendimiento
Las pruebas con un simulador solar LED mostraron que el generador recubierto de suprabola absorbió aproximadamente el 89% de la luz solar, casi el doble de la tasa de absorción (45%) de un dispositivo similar que utiliza nanopartículas de oro convencionales.
“Nuestras suprabolas plasmónicas ofrecen una ruta sencilla para aprovechar todo el espectro solar”, explica el Dr. Lee.
Implicaciones para las energías renovables
Esta tecnología podría reducir drásticamente el coste y mejorar la eficiencia de los sistemas solares térmicos y fototérmicos. La simplicidad de fabricación lo hace potencialmente viable para una implementación a gran escala. La ventaja clave es que este enfoque podría hacer que la energía solar de alta eficiencia sea más accesible, acelerando la transición a fuentes renovables.
La investigación fue publicada en ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Este desarrollo representa un paso significativo hacia una recolección de energía solar más efectiva y asequible, lo que potencialmente desbloqueará una nueva generación de tecnologías renovables.
