Scientists found a molecule capable of converting almost 100% of light into electricity/Científicos hallaron una molécula capaz de convertir casi el 100 % de la luz en electricidad
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Currently, the efficiency limit of solar cells depends on the type of technology and is governed by fundamental physical principles. For a single junction solar cell under standard sunlight the theoretical limit of efficiency is ~33.7%, but in reality the actual efficiencies are lower due to practical losses (reflectance, electrical resistance, defects in materials, etc.) and are around 27%. If multi-layer technologies are used, efficiency increases but only up to approximately 33%.
En la actualidad el límite de eficiencia de las células solares depende del tipo de tecnología y está regido por principios físicos fundamentales. Para una célula solar de una sola unión bajo luz solar estándar el límite teórico de eficiencia es de ~33.7%, pero en la realidad las eficiencias reales son menores debido a pérdidas prácticas (reflectancia, resistencia eléctrica, defectos en materiales, etc.) y rondan el 27 %. Si se utilizan tecnologías de varias capas la eficiencia aumenta pero tan solo hasta el 33% aproximadamente.
Now a team of researchers from the University of Cambridge have discovered a molecule called P3TTM that converts almost 100% of light into electricity due to an exceptional quantum phenomenon that allows spontaneous separation of charges within the same material, without the need for multiple layers or additional materials. P3TTM is a semiconducting organic molecule with an unpaired electron in its structure. Thanks to this feature, when P3TTM molecules are packed together, unpaired electrons can interact between neighboring molecules.
Ahora un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge han descubierto una molécula llamada P3TTM que convierte casi el 100% de la luz en electricidad debido a un fenómeno cuántico excepcional que permite la separación espontánea de cargas dentro del mismo material, sin necesidad de capas múltiples ni materiales adicionales. P3TTM es una molécula orgánica semiconductora con un electrón desapareado en su estructura. Gracias a esta característica, cuando las moléculas de P3TTM se empaquetan juntas, los electrones desapareados pueden interactuar entre moléculas vecinas.
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These types of interactions produce quantum behavior similar to that observed in inorganic materials known as Mott-Hubbard insulators. When absorbing light, an electron can jump to a neighboring molecule, spontaneously generating positive and negative electrical charges that can be collected as usable electrical current. In conventional solar panels, a layered structure with donor and acceptor materials is required for the photon to produce electricity.
Este tipo de interacciones producen un comportamiento cuántico similar al observado en los materiales inorgánicos conocidos como aislantes Mott-Hubbard. Cuando absorber la luz, un electrón puede saltar a una molécula vecina, generando espontáneamente cargas eléctricas positivas y negativas que pueden recogerse como corriente eléctrica aprovechable. En los paneles solares convencionales, se requiere una estructura de capas con materiales donadores y receptores para que el fotón produzca electricidad.
However, P3TTM performs both functions in a single material, the charge separation occurs internally thanks to its molecular design, it is based on an innovative mechanism called intrinsic photointermolecular-induced charge separation, which occurs directly in the organic material without the need for complex architectures. The key to P3TTM's efficiency lies in the spontaneous and quantum separation of electrical charges when absorbing light, which makes it possible to transform practically every photon into electricity, thereby converting light into electricity with a charge collection efficiency close to 100%.
Sin embargo, P3TTM realiza ambas funciones en un solo material, la separación de carga ocurre internamente gracias a su diseño molecular, se basa en un mecanismo innovador llamado separación de carga inducida por fotointermolecular intrínseca, que ocurre directamente en el material orgánico sin necesidad de arquitecturas complejas. La clave de la eficiencia de P3TTM reside en la separación espontánea y cuántica de cargas eléctricas al absorber la luz, lo que hace posible transformar prácticamente cada fotón en electricidad, con lo que consigue convertir la luz en electricidad con una eficiencia de recolección de carga cercana al 100%.
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The breakthrough with P3TTM opens the door to lightweight, flexible, sustainable and cheaper single-layer solar panels. These materials can adapt to different environments and climatic conditions, facilitating their integration into architecture, portable devices or even energetic textiles. Furthermore, P3TTM does not require the high resources and energy that traditional inorganic semiconductors such as silicon demand. Unfortunately it is still in a purely experimental and basic research phase, with laboratory demonstrations showing charge collection efficiency close to 100% in simple single-layer configurations.
El avance con P3TTM abre la puerta a paneles solares monocapa, livianos, flexibles, sostenibles y más baratos. Estos materiales pueden adaptarse a distintos ambientes y condiciones climáticas, facilitando su integración en arquitectura, dispositivos portátiles o incluso textiles energéticos. Además, P3TTM no requiere los altos recursos y energía que demandan los semiconductores inorgánicos tradicionales como el silicio. Lamentablemente aún encuentra en una fase puramente experimental y de investigación básica, con demostraciones de laboratorio que muestran una eficiencia de recolección de carga cercana al 100% en configuraciones simples de una sola capa.
Organic materials like P3TTM are prone to degradation, a common obstacle in organic solar cells. Optimizations in molecular synthesis, thin film deposition and integration into commercial devices are still required, which may take several years so P3TTM will not be commercially operational before 2028 at the earliest, but its simplicity could shorten the path compared to more complex technologies. Be that as it may, there is no doubt that this can revolutionize the way we use the Sun's energy.
Los materiales orgánicos como P3TTM son propensos a degradación, un obstáculo común en las células solares orgánicas. Todavía se requieren optimizaciones en síntesis molecular, deposición de películas delgadas e integración en dispositivos comerciales, lo que puede llevar varios años por lo que P3TTM no estará operativa comercialmente antes de 2028 como mínimo, pero su simplicidad podría acortar el camino comparado con tecnologías más complejas. Sea como sea no cabe duda de que esto puede revolucionar la forma en que aprovechamos la energía del Sol.
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https://en.clickpetroleoegas.com.br/An-unprecedented-organic-molecule-revolutionizes-solar-energy--a-breakthrough-capable-of-storing-light-for-long-periods-and-driving-clean-innovation-in-Brazil-and-the-world.-HL1402/