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Un equipo de investigadores de las universidades de Nueva York, Pekín, Ciencia y Tecnología Electrónica de China, Yale y Johns Hopkins afirman que han resuelto un gran desafío para la producción comercial de células solares de perovskita, recurriendo al recubrimiento por pulverización. Los científicos dicen que la pulverización puede aplicar la capa de transporte de electrones (ETL) uniformemente en un área grande, y es adecuada para la fabricación de grandes paneles solares y garantizar un rendimiento aún mayor.

En un artículo publicado en Nanoscale, una publicación de la Royal Society of Chemistry, el equipo de investigación informó que el recubrimiento por pulverización había llevado a una ganancia de eficiencia del 30 % sobre otros ETL, lo que se traduce en un salto de eficiencia de conversión de energía del 13 % al más del 17 % – y tuvo, además, menos defectos.

Como la fabricación a escala comercial ha demostrado ser una gran desafío en parte porque es difícil aplicar efectivamente una capa de ETL uniforme sobre la superficie cristalina de la perovskita, los investigadores optaron por el compuesto [6,6] -fenil-C (61) -ácido butírico metiléster (PCBM) para garantizar una conductividad mejorada, un contacto de interfaz menos penetrable y un atrapamiento de luz mejorado.

Opciones de ETL

Las perovskitas constituyen la capa intrínseca de captura de luz, la ‘i’ en p-i-n, entre el ETL con carga negativa y una capa de transporte de orificios con carga positiva (HTL), y PCBM tiene una trayectoria comprobada como material de ETL.

“Se han realizado muy pocas investigaciones sobre las opciones de ETL para el diseño p-i-n plano”, dijo Andre D. Taylor, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Escuela de Ingeniería de NYU Tandon. “El desafío clave en las células planas es, ¿cómo se ensamblan realmente de una manera que no destruya las capas adyacentes?”

El método más común es el spin casting, que consiste en hacer girar la celda y permitir que la fuerza centrípeta disperse el fluido ETL sobre el sustrato de perovskita. Sin embargo, la técnica se limita a superficies pequeñas y da como resultado una capa inconsistente que reduce el rendimiento de la célula solar. La colada por centrifugación también es inapropiada para la producción comercial de paneles grandes que implican métodos tales como la fabricación de rollo a rollo, para los cuales la arquitectura de perovskita plana p-i-n flexible es, por lo demás, muy adecuada.

“Nuestro enfoque es conciso, altamente reproducible y escalable”, dijo el profesor Taylor. “Sugiere que el recubrimiento por pulverización de PCBM ETL podría tener un gran atractivo, y mejorar la base de eficiencia de las células solares de perovskita y proporcionar una plataforma ideal ara superar los récords de eficiencia de las células solares de perovskita en el futuro cercano”.

Otra investigación sobre las potencialidades de la perovskita fue conducida por científicos de la Universidad de Oxford, que afirman que dos perovskitas sin plomo investigadas por su potencial para aumentar la eficiencia de los módulos solares cuando se usan en conjunto con células de silicio de alta eficiencia, también pueden impulsar la tecnología de almacenamiento solar.

En un artículo publicado en Applied Physics Letters, Feliciano Giustino y George Volonakis, sugieren que las perovskitas dobles de haluro Cs2BiAgCl y Cs2BiAgBr6 pueden ser buenos candidatos para impulsar la fotocatálisis: el proceso de aprovechar la energía solar para separar el agua en hidrógeno y oxígeno para que los dos elementos puedan recombinarse en una celda de combustible para liberar energía.

Según un artículo publicado el sitio web de noticias científicas EurekAlert!, los coautores del trabajo piensan que las dos perovskitas serían mucho más eficientes en la fotocatálisis que el dióxido de titanio (TiO2) actualmente en investigación, porque absorben mejor la luz visible y podrían ofrecer una ruta hacia la fotocatálisis comercialmente viable.

Sin embargo, los físicos advierten de que sus modelos computacionales deben ser probados en condiciones de laboratorio, por ejemplo, las perovskitas tendrían que formar cristales perfectos para ofrecer una solución de almacenamiento solar viable.