2016 - 2020
finished

SEHTOP-NP

Project: Solar Energy Harvesting with Two-Photon Processes: Nanoparticle-based light sensitizers
Funding: Proyectos I+D Retos 2016
Project ID: ENE2016-77798-C4-3-R
IREC Role: Beneficiary
Main IREC Group: Functional Nanomaterials, Andreu Cabot

Sobre el proyecto

Este proyecto, que aúna el trabajo de cuatro grupos, aplica a sistemas fotovoltaicos, fotoelectroquímicos, fotocatalíticos y fotoluminiscentes un nuevo esquema de uso de energía solar que utiliza un intervalo del espectro solar más amplio que los sistemas usuales combinando dos excitaciones electrónicas producidas por fotones de energía relativamente baja para conseguir excitar un electrón a una energía mayor que la de cada uno de los dos fotones absorbidos. Este proceso de dos fotones (TPP) es similar al que hay tras la fotosíntesis natural, pero añade la posibilidad de obtener la excitación total con sólo un fotón de energía adecuada. Se tiene así un potencial eléctrico o químico importante, con un número de electrones excitados mayor que el que se obtendría con unsemiconductor tradicional.Con este fin el proyecto usará diferentes materiales, centrándose en perovskitas y sistemas compuestos óxido/sulfuro con sustitución parcial de sus cationes por elementos de transición que, según cálculos cuánticos, pueden generar dentro del gap una banda que permite el TPP. Estos sistemas se probarán como celdas fotovoltaicas o fotoelectroquímicas de capa fina, en forma de polvo para generación fotocatalítica de hidrógeno o como convertidores luminiscentes de fotones; su eficiencia se medirá con métodos rigurosos y seinterpretará con una aproximación teórico-experimental.

El proyecto se propone trasladar sus resultados no sólo a producción científica sino también a soluciones de orientación tecnológica ventajosas para la sociedad usando contactos ya realizados con varias compañías interesadas en esta aproximación. En ese proyecto conjunto, este sub-proyecto SEHTOP-NP abordará la síntesis de TPP-capaces perovskitas y sulfuros en forma de nanopartículas y capas nanoestructuradas en combinación con titania con alta superficie especifica. La síntesis de estos materiales y su aplicación será guiada en todo momento por los trabajos teóricos del sub-proyecto SEHTOP-QC y coordinada en todo momento con los sub-proyectos SEHTOP-HRM y SEHTOP-TF). Aparte de su uso en fotocatálisis en el sub-proyecto SEHTOP-HRM, los materiales desarrollados en forma de nanopartículas serán usados en SEHTOP-NP para producir concentradores solares luminescentes capaces deconvertir fotones de baja energía (dentro de la banda prohibida del material) en fotones de mayor energía mediante transiciones banda-a-banda. El potencial de TPP será también demostrado en este sub-proyecto mediante materiales en forma de capa fina en los campos dela generación fotoelectroquímica de hidrogeno y de las celdas solares sensibilizadas mediante semiconductores. Esperamos que los resultados de este sub-proyecto no tengan solo un importante impacto científico, sino también económico y subsecuentemente social, en base a los importantes desarrollos de tecnologías más eficientes de convertir la energía solar en eléctrica o química que en este sub-proyecto tendrán lugar. En esta línea diversas EPO han mostrado su interés en este sub-proyecto.

 

Financiación

Este proyecto ha sido financiado a cargo del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016. Financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.