Un estudio describe un novedoso tándem totalmente de perovskita solar Célula que tiene el potencial de proporcionar una forma económica y más eficiente de aprovechar la energía del Sol para generar energía eléctrica.
Nuestra dependencia de fuentes no renovables de energía Los llamados combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas han tenido un tremendo impacto negativo en la humanidad y el medio ambiente. La quema de combustibles fósiles se suma al efecto invernadero y causa el calentamiento global, destruye los hábitats, contamina el aire, el agua y la tierra y afecta la salud pública. Existe una necesidad urgente de construir tecnología sostenible que pueda ayudar a industria el mundo utilizando energía limpia. Energía solar La tecnología es uno de esos métodos que tiene la capacidad de aprovechar la luz del Sol (la fuente de energía renovable más abundante) y convertirla en energía eléctrica. Los factores ventajosos de solar La energía en términos de beneficio para los seres humanos y el medio ambiente ha desempeñado un papel clave en la promoción del uso de solar energía.
El silicio es el material comúnmente utilizado para fabricar solar células en paneles solares que están disponibles en el mercado hoy en día. El proceso fotovoltaico de solar Las células pueden transformar la luz solar en electricidad sin el uso adicional de ningún combustible. Diseño y eficiencia del silicio. solar Los paneles han mejorado significativamente durante décadas debido a los avances en la fabricación y la tecnología. La eficiencia fotovoltaica de un solar La célula se define como la porción de energía que se encuentra en forma de luz solar y que puede convertirse en electricidad. La eficiencia fotovoltaica y los costes generales son los dos principales factores limitantes en solar paneles hoy.
Aparte del silicio solar células, tándem solar También hay disponibles celdas en las que se utilizan celdas específicas que están optimizadas para cada sección del espectro del Sol, lo que conduce a un aumento de la eficiencia general. Un material llamado perovskitas se considera mejor que el silicio para absorber fotones azules de alta energía de la luz solar, es decir, otra parte del espectro solar. Las perovskitas son un material policristalino (generalmente trihaluro de plomo y metilamonio (CH3NH3PbX3, donde X es un átomo de yodo, bromo o cloro). Las perovskitas son fáciles de procesar para formar capas que absorben la luz solar. Estudios anteriores han combinado silicio y perovskitas en células solares, es decir, con células de silicio en la superficie. superior que puede absorber fotones amarillos, rojos e infrarrojos cercanos junto con células de perovskita, casi duplicando así la producción de energía.
En un nuevo estudio publicado en Ciencia: El 3 de mayo, los investigadores desarrollaron por primera vez células solares en tándem totalmente de perovskita, que ofrecen una eficiencia de hasta el 25 por ciento. Este material se llama película de perovskita mixta de banda baja de plomo y estaño ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA para formamidinio y MA para metilamonio). El estaño tiene la desventaja de reaccionar con el oxígeno del aire creando defectos en la red cristalina que pueden interrumpir el movimiento de la carga eléctrica en el solar célula, lo que limita su eficiencia. Los investigadores encontraron una manera de evitar que el estaño de la perovskita reaccione con el oxígeno. Utilizaron un compuesto químico llamado tiocianato de guanidinio para mejorar significativamente las propiedades estructurales y optoelectrónicas de las películas de perovskita de baja banda prohibida mixtas de plomo y estaño. El compuesto tiocianato de guanidinio recubre cristalitos de perovskita en el solar película absorbente evitando así que el oxígeno entre al interior para reaccionar con el estaño. Esto mejora inmediatamente la eficiencia de la célula solar del 18 al 20 por ciento. Además, cuando este nuevo material se combinó con una capa superior de perovskita de alta absorción utilizada convencionalmente, la eficiencia aumentó aún más hasta el 25 por ciento.
El estudio actual describe por primera vez el diseño de células solares en tándem utilizando todas las películas delgadas de perovskita y esta tecnología podría algún día reemplazar el silicio en las células solares. El nuevo material es de alta calidad, es económico y su fabricación es más simple, mientras que el costo es bajo en comparación con las células en tándem de silicio y silicio-perovskitas. Las perovskitas son materiales artificiales en comparación con el silicio y los paneles solares basados en perovskitas son flexibles, livianos y semitransparentes. Aunque el material actual tardará algún tiempo en superar la eficiencia de la tecnología de perovskita de silicio. Sin embargo, las películas policristalinas a base de perovskita tienen el potencial de diseñar células solares en tándem que podrían proporcionar una eficiencia de hasta el 30 por ciento sin obstaculizar otros factores. Se necesitan más estudios para hacer que el material sea robusto, más estable y también reciclable para reducir el impacto en el medio ambiente. El sector de la energía solar es uno de los de más rápido crecimiento y el objetivo final es descubrir una alternativa prometedora para las energías limpias.
***
{Puede leer el trabajo de investigación original haciendo clic en el enlace DOI que figura a continuación en la lista de fuentes citadas}
Fuentes)
Tong J. y col. 2019 Las vidas útiles de los portadores de> 1 μs en perovskitas de Sn-Pb permiten células solares en tándem de perovskita eficientes. Science, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
