Nuevo descubrimiento hace que el sistema de evitacion de choques de los automóviles autopropulsados sea mejor

Descubrimiento se hizo investigando las células solares | Por Andrea RA

(Last Updated On: marzo 10, 2018)

Publicado a las 11:30 PM CST en Oct 08,2017 | Actualizado a las 11:30 PM CST en Oct 08,2017


Cuando un equipo de ingenieros se puso a trabajar en 2015 buscando una nueva técnica para aumentar la rentabilidad de las células solares, no se dieron cuenta de que terminarían con un plus, una forma de ayudar a mejorar los sistemas de evitación de colisiones de los vehículos autopropulsados.

Pero eso es precisamente lo que sucedió, como explican los ingenieros James Harris y Kai Zang, estudiante de postgrado, en un artículo reciente de Nature Communications (“Silicon Single-Foton avalanche diodos con nano-estructura de captura de luz“).

Los hallazgos paralelos comenzaron, dicen, cuando empezaron a buscar una solución a un problema bien conocido en el mundo de las células solares. Las células solares capturan los fotones de la luz solar para convertirlos en electricidad.

Cuanto más gruesa es la capa de silicio en la célula, más luz puede absorber y más electricidad puede producir. Pero el gasto de silicio se ha convertido en una barrera para la rentabilidad solar.

Así que los ingenieros de Stanford descubrieron cómo crear una capa muy delgada de silicio que pudiera absorber tantos fotones como una capa mucho más gruesa del material costoso. Específicamente, en lugar de colocar el silicio plano, nanotexturizaron la superficie del silicio de una manera que creó más oportunidades para que las partículas de luz fueran absorbidas.

Su técnica aumentó las tasas de absorción de fotones para las células solares nanotexturadas en comparación con las células de silicio delgado tradicionales, haciendo un uso más rentable del material.

Luego vino la sorpresa. Después de que los investigadores compartieron estas cifras de eficiencia, los ingenieros que trabajaban en vehículos autónomos comenzaron a preguntarse si esta técnica de texturización podría ayudarles a obtener resultados más precisos de una tecnología de evitación de colisiones llamada LIDAR, que es conceptualmente similar al sonar, excepto que usa ondas de luz en lugar de ondas sonoras para detectar objetos en la trayectoria del automóvil.

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LIDAR trabaja enviando pulsos láser y calculando el tiempo que tardan los fotones en rebotar. Los ingenieros de automóviles autónomos comprendieron que los detectores de fotones actuales utilizan capas gruesas de silicio para asegurarse de que capturan suficientes fotones para trazar con precisión el mapa del terreno por delante. Se preguntaban si texturizar una fina capa de silicio, al igual que en las células solares, daría lugar a mapas más precisos que el delgado silicio actual.

De hecho, en su nuevo trabajo, los ingenieros de Stanford informan que su silicio texturizado puede capturar entre tres y seis veces más fotones que los receptores LIDAR actuales. Creen que esto permitirá a los ingenieros automovilistas diseñar sistemas LIDAR de última generación y alto rendimiento que continuamente enviarían un solo pulso láser en todas las direcciones.

Los fotones reflejados serían capturados por una serie de detectores de silicio texturizado, creando mapas instantáneos de los pasos peatonales urbanos llenos de peatones.

Harris dijo que la tecnología de texturizado también podría ayudar a resolver otros dos obstáculos LIDAR exclusivos de los automóviles autopropulsados: las distorsiones potenciales causadas por el calor y el equivalente en la máquina de la visión periférica.

El problema de calor ocurre porque el aparato láser LIDAR puede calentarse durante el uso prolongado, causando que las longitudes de onda del fotón se desplacen ligeramente. Tales cambios podrían causar que las partículas de luz reboten del silicio tradicional que se hace para absorber longitudes de onda específicas.

Pero la tecnología de nanotexturización de Stanford puede absorber fotones a través de un amplio espectro, eliminando este problema del cambio de calor.

Con respecto al equivalente a la máquina de visión periférica, Harris y Zang creen que puede ser posible hacer una versión flexible de su receptor de silicio nanotexturado. La flexibilidad les permitiría curvar el receptor.

Entre eso y la ventaja de la trampa de luz de su superficie nanotexturada, creen que los sistemas LIDAR pueden ampliar el ángulo de aceptación de los fotones para poder identificar más completamente todos los obstáculos potenciales.

 

Harris dijo que siempre pensó que la técnica de texturización de Zang era una buena manera de mejorar las células solares. Pero la enorme subida de los vehículos autónomos y LIDAR de repente hizo que esto fuera cien veces más importante “, afirma.


Fuentes & Referencias.

nanowerk.comA new way to improve solar cells can also benefit self-driving cars

 

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