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Los investigadores desarrollan células solares flexibles más baratas

Los investigadores desarrollan células solares flexibles más baratas

Las células solares de perovskita han estado ganando atención últimamente a medida que su eficiencia energética comienza a alcanzar la de las células de silicio, ¡y con razón!

Estas células son simples y económicas de producir y tienen un alto nivel de flexibilidad que se prestaría a una variedad de aplicaciones. Sin embargo, el problema ha sido conseguir que duren más de un par de meses.

Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia, la Universidad de California en San Diego y el Instituto de Tecnología de Massachusetts pueden haber encontrado una clave para solucionar este desafío.

"Las células solares de perovskita ofrecen muchas ventajas potenciales porque son extremadamente livianas y pueden fabricarse con sustratos plásticos flexibles", dijo Juan-Pablo Correa-Baena, profesor asistente en la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Georgia Tech. "Sin embargo, para poder competir en el mercado con células solares basadas en silicio, necesitan ser más eficientes".

Agregar metales alcalinos

La nueva investigación se ha centrado en el proceso de agregar metales alcalinos a las perovskitas para aumentar el rendimiento. "Sabíamos por un trabajo anterior que la adición de cesio y rubidio a una perovskita de plomo mixta de bromo y yodo conduce a una mejor estabilidad y un mayor rendimiento", dijo Correa-Baena.

Lo que faltaba era el conocimiento de por qué la adición de esos metales alcalinos tenía ese efecto sobre las perovskitas. Entonces, los investigadores decidieron examinar las perovskitas a nanoescala utilizando un mapeo de rayos X de alta intensidad.

"Al observar la composición dentro del material de perovskita, podemos ver cómo cada elemento individual juega un papel en la mejora del rendimiento del dispositivo", dijo Yanqi (Grace) Luo, estudiante de doctorado en nanoingeniería en UC San Diego.

Lo que encontraron fue que la adición de cesio y rubidio a la mezcla de bromo y yodo y perovskita de plomo hacía que el bromo y el yodo se mezclaran de manera más homogénea. Esto produjo un hasta 2 por ciento mayor eficiencia de conversión.

Robusto a pesar de las zonas muertas

Pero eso no fue todo. Un análisis adicional también encontró que las células de perovskita eran sorprendentemente robustas a pesar de la presencia de "zonas muertas". Las zonas muertas se producen cuando los haluros metálicos permanecen agrupados, lo que da como resultado algunas zonas inactivas donde no es posible la corriente.

"Esto fue sorprendente", dijo Fenning. “Tener estas zonas muertas normalmente mataría a una célula solar. En otros materiales, actúan como agujeros negros que succionan electrones de otras regiones y nunca los dejan ir, por lo que se pierde corriente y voltaje.

"Pero en estas perovskitas, vimos que las zonas muertas alrededor del rubidio y el cesio no eran demasiado perjudiciales para el rendimiento de las células solares, aunque hubo alguna pérdida actual", dijo Fenning. "Esto muestra lo robustos que son estos materiales, pero también que hay aún más oportunidades de mejora".

Aunque la investigación aún se encuentra en sus primeras etapas, los hallazgos podrían algún día conducir a avances que podrían convertir las células de perovskita en opciones viables. Y los investigadores están muy entusiasmados con las aplicaciones que podrían tener estas células, así como con los beneficios ambientales que podrían producir.

"Estos materiales prometen ser muy rentables y de alto rendimiento, que es más o menos lo que necesitamos para asegurarnos de que los paneles fotovoltaicos se desplieguen ampliamente", dijo Correa-Baena. "Queremos tratar de compensar los problemas del cambio climático, por lo que la idea es tener células fotovoltaicas que sean lo más baratas posible".

El estudio fue publicado en la revistaCiencias.


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