La tecnología en celdas solares de perovskita sigue avanzando.
En un nuevo trabajo de investigación publicado en Nature Energy a inicios de este mes, el profesor Michael McGehee y su equipo de investigación demuestran cómo mejorar drásticamente la estabilidad del material de perovskita que contiene estaño utilizado en las celdas solares apiladas, lo que permite una eficiencia de conversión de energía de hasta el 30%.
Estas celdas solares de perovskita apiladas pueden ser una alternativa económica a los paneles solares de silicio que funcionan con solo un 20 % de eficiencia. McGehee y su equipo han estado desarrollando métodos de apilamiento de perovskita durante años en un intento por aumentar la eficiencia de conversión de energía.
“Antes de esta investigación, la principal barrera percibida era que la perovskita con un intervalo de banda bajo, diseñada para capturar la parte infrarroja del espectro, no era estable”, dijo McGehee. “Mediante el acoplamiento de mejorar el propio semiconductor de perovskita y escoger los contactos idoneos para extraer la carga, hemos demostrado que la celda solar de bajo intervalo de banda puede ser bastante estable”.
Las celdas solares de perovskita en particular tienen un alto potencial para aplicaciones innovadoras. Se pueden depositar sobre superficies plásticas flexibles, lo que permite la creación de celdas eficientes pero livianas. Estos se pueden usar como fuentes de energía en vehículos aéreos no tripulados o drones, lo que permitiría tiempos de vuelo más largos.
“Me quedó claro en la década de 1990 que prevenir el cambio climático global sería el desafío más importante que los científicos e ingenieros tendrían que abordar”, dijo McGehee. “Existen maneras diferentes en que las personas pueden colaborar, pero dado que me gusta mucho laborar con materiales, decidí que entregaria mi carrera al avance de la tecnología de las celdas solares hasta el punto en que pueda generar al menos el 10 %, si no el 50 %, de La energía que necesita la población mundial”.
“He trabajado en muchos tipos diferentes de celdas solares y probé muchas cosas que no funcionaron antes de estar finalmente en el lugar correcto con un grupo fuerte de estudiantes y colaboradores para hacer estas celdas solares en tándem extraordinarias con semiconductores de perovskita”.
McGehee y su agrupación seguiran explorando nuevas formas de incrementar la eficacia de las celdas solares de perovskita, incluida una colaboración con investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable para demostrar la viabilidad de conectar múltiples celdas solares para formar paneles más grandes y potentes.
Perovskita solar.
Los nanotubos de carbono proporcionan un impulso a la perovskita solar.
Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han desarrollado un nanotubo de carbono que forma una unión fuerte con una perovskita de haluro de plomo, mejorando el rendimiento y la estabilidad.
Pese a que las perovskitas y los nanotubos de carbono son tesis candentes para la investigación, pocos estudios han analizado mezcla de ambos. La investigación hasta la fecha se ha establecido, mientras que los nanotubos de carbono puro pueden aumentar la eficiencia de las perovskitas cuando se usan como capa de electrodo, los dos no se unen bien, lo que genera problemas potenciales en la interfaz entre capas.
El equipo también descubrió que las células de perovskita se sometieron a un proceso de cristalización cuando se almacenaron en la oscuridad, mejorando aún más la interfaz. “Hemos descubierto la capacidad de autocristalización de la perovskita a temperatura ambiente, cuya morfología mejoró enormemente después del almacenamiento a largo plazo”, dijo Keiko Waki, quien dirigió el grupo de investigación. “Sin embargo, el resultado más interesante fue la capacidad de los CNT [nanotubos de carbono] funcionalizados para utilizar la naturaleza de autocristalización para formar una unión más fuerte entre la perovskita y los CNT a través de la reconstrucción”.
Los resultados, publicados en RRL Solar, mostraron que las células con eficiencias iniciales de 3.21-7.89% mejoraron a 9.54-12.14% después de dos meses almacenadas en un medio ambiente con humedad relativa de 20-50%.
Sin embargo, esas eficiencias están muy por debajo de lo que ya se ha obtenido con materiales de perovskita similares, los averiguadores notaron que la utilización de nanotubos de carbono podría resolver muchos de los problemas de estabilidad asociados con las perovskitas, ya que los CNT sirvieron para proteger contra el daño por humedad y también impulsaron la producción de perovskitas con menos defectos.
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