Nanomaterials superabsorbents que atrapen la llum solar

Investigadors de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona dissenyen materials ultrafins que aconsegueixen maximitzar l’absorció de la llum en un gran rang de l’espectre solar. L’estratègia és de baix cost i totalment escalable. Els materials “superabsorbents” obtinguts tenen moltes aplicacions potencials, especialment en el camp de l’energia fotovoltaica i de la fotodetecció.

Imatge colorejada de microscopia electrònica d’escombrat (SEM) de l'estructura fotònica de germani fabricada sobre una capa d'or (ICMAB).Un dels reptes dins del camp de l’energia fotovoltaica és el de maximitzar la llum del sol absorbida utilitzant la mínima quantitat de material possible, per maximitzar-ne l’eficiència.
 
Investigadors de l’Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB), liderats pel Dr. Agustín Mihi, han creat uns materials que absorbeixen gran part de l’espectre solar, entre els 400 i els 1500 nm, utilitzant una capa ultrafina de menys de 100 nm de gruix de material.

L’estratègia utilitzada combina les capes fines de semiconductors sobre metalls (en aquest cas, germani sobre or), per maximitzar l’absorció a la zona del visible (entre 400 i 700 nm), i la nanoestructuració mitjançant nanolitografia de la capa de germani en una matriu quadrada, perquè adquireixi propietats plasmòniques i fotòniques, i maximitzi l’absorció a la zona de l’infraroig (entre 700 i 1500 nm).

La fabricació d’aquesta estructura fotònica segueix un mètode totalment escalable, que li afegeix interès a les ja mencionades avantatjoses propietats òptiques. A més a més, els investigadors proporcionen, a l’estudi publicat recentment a Advanced Materials, les pautes de disseny per poder sintetitzar altres tipus de materials seguint la mateixa estratègia.

El material resultant “superabsorbent” té un gran potencial per aplicacions on es vol atrapar la llum i convertir-la en electrons, com en la fotodetecció, en la fotocatàlisi i en el camp de l’energia fotovoltaica per obtenir energia elèctrica.

Referencia de l'article:
Ultrathin Semiconductor Superabsorbers from the Visible to the Near-Infrared
Pau Molet, Juan Luis Garcia-Pomar, Cristiano Matricardi, Miquel Garriga, Maria Isabel Alonso and Agustín Mihi
Advanced Materials, 12 January 2018. DOI: 10.1002/adma.201705876.