Células solares fotovoltaicos tradicionales tienen un límite inherente en la eficiencia a la que pueden convertir la luz solar en energía. Este límite sobre la base de la banda prohibida del material utilizado y conocido como el Shockley-Queisser límite -es de aproximadamente 33,7 por ciento para las células solares estándar. Es esencialmente debido a la incapacidad de cualquier material para responder a todas las longitudes de onda de la luz del sol; así que lo que si hay una manera de cambiar las longitudes de onda que realmente llegan a la célula a los que mejor se convierte? Los investigadores del MIT han dado a conocer el mejor y sin embargo la versión de esa idea, conocida como thermophotovoltaics solares.
Estas células solares modificados colocan un dispositivo absorbedor / emisor por encima de la propia célula. La luz del sol es absorbida por esta capa, se calienta, una  gran cantidad -y emite luz sintonizado directamente a la banda prohibida de la célula PV debajo de ella. Eso significa que más de la energía de la luz del sol se puede convertir en electricidad. Según la investigación en  la revista Nature Nanotechnology  por el estudiante graduado Andrej Lenert y sus colegas, esta idea ofrece los beneficios asociados tanto con la energía solar térmica y la fotovoltaica tradicional, y la capacidad de aprovechar la mayor parte del espectro de la luz solar y así lograr muy altos rendimientos.
En teoría, estos dispositivos podrían subir todo el camino hacia la eficiencia del 80 por ciento y más allá, aunque por ahora tendremos que conformarnos con un simple 3,2 por ciento. Aún así, es decir, más del triple de la eficiencia de los esfuerzos anteriores, que han tocado techo en torno al 1 por ciento.
Entre las razones de la enorme brecha entre el potencial y la realidad es el calor. Absorbedor-emisor del nuevo dispositivo alcanzó una temperatura de 962 ° C; a esas temperaturas, los dispositivos son difíciles de optimizar y operar. El 3,2 por ciento logrado es un resultado, los investigadores dicen, de los materiales y el diseño del absorbedor-emisor específicos: la capa externa se utiliza una matriz de nanotubos de carbono de pared múltiple, y la parte de emisor es una capa de cristal fotónico de silicio y dióxido de silicio .
"Nuestro dispositivo es plana y compacta y podría convertirse en una opción viable para la conversión de energía solar termofotovoltaica de alto rendimiento", escribieron en la revista Nature Nanotechnology . Y también tiene el potencial para ayudar en el almacenamiento de energía, ya que el calor es una forma almacenada más fácil de la energía que la electricidad. El prototipo ha alcanzado un 3,2 por ciento, pero el grupo piensa que el 20 por ciento, lo que pondría en gama con módulos fotovoltaicos estándar, está bien al alcance. En un correo electrónico, Lenert me dijo que "la eficiencia más allá de este nivel se requieren mejoras en las células de baja banda prohibida, así como incluso un mejor control del proceso de conversión espectral impulsado térmicamente utilizando la longitud de onda y superficies selectivas angulares." El centro de investigación en el MIT está llevando a cabo estos y otros ángulos para llevar esta idea en el uso popular.