Los científicos están avanzando en el uso de semiconductores para convertir la luz solar en energía renovable. En las células solares, los semiconductores convierten la luz solar en electricidad. Sin embargo, cuando se ponen en contacto directo con agua, los semiconductores pueden utilizar la luz solar para convertir el agua en hidrógeno, un combustible libre de carbono. La producción de energía del semiconductor se determina mediante su fotovoltaje.
Ahora, investigadores de la Universidad de California, Davis y de la Universidad Martin Luther en Alemania han desarrollado una nueva técnica para medir este fotovoltaje de manera cuantitativa. Medir el fotovoltaje es fundamental para encontrar las mejores condiciones para producir combustible a partir de la luz solar y el agua. Los resultados se publican en las revistas Energy & Environmental Science.
Los investigadores pueden medir fácilmente la producción de energía eléctrica de las células solares utilizando cables que conectan la celda y un dispositivo de medición. Sin embargo, esta producción de energía es difícil de medir en los electrodos de combustible solar que están en contacto con el agua. Esto se debe a que el agua pura no es eléctricamente conductora, lo que impide a los investigadores observar el fotovoltaje.
Aquí, el equipo muestra que el fotovoltaje de dichos electrodos de combustible solar se puede medir de manera inalámbrica. Lo hicieron utilizando una sonda Kelvin de oro que se coloca sobre el dispositivo iluminado y recoge la información a través del espacio.
En este estudio, los científicos realizaron mediciones de fotovoltaje sin contacto en bismuto vanadato, un semiconductor para la oxidación del agua, y en seleniuro de cobre y galio, un semiconductor para la generación de hidrógeno a partir del agua. Cubrieron los semiconductores con soluciones de agua y una lámina de microscopía de vidrio, y colocaron la lámina debajo de la sonda Kelvin.
Los investigadores encontraron que el fotovoltaje no solo depende del semiconductor, sino también del color de la luz (la energía del fotón), la intensidad de la luz y las propiedades químicas de la solución de agua. Esta información permite a los científicos identificar las mejores condiciones para la conversión directa de la energía solar en hidrógeno y otros combustibles.
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