Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur en colaboración con la Universidad de Groningen UG en los Países Bajos, han desarrollado un método para analizar qué pares de materiales en las células solares de perovskita de próxima generación cosecharán la mayor cantidad de energía.
en un artículo publicado en Avances científicos esta semana, los físicos el profesor Sum Tze Chien de NTU y el profesor Maxim Pshenichnikov de UG utilizaron láseres extremadamente rápidos para observar cómo se forma una barrera de energía cuando la perovskita se une con un material que extrae las cargas eléctricas para formar una célula solar.
Convencionalmente, una célula solar absorbe la luz solar y la convierte en carga eléctrica. Durante este proceso, las partículas de luz tienen más energía de la necesaria para generar las cargas eléctricas en las células solares.
Este exceso de energía da lugar a las llamadas cargas "calientes", que pierden su exceso de energía muy rápido como calor dentro de un picosegundo, dejando solo cargas "frías" disponibles para la generación de energía eléctrica.
Esta pérdida de energía es la razón por la cual las células solares convencionales tienen un límite teórico del 33% para la eficiencia de conversión de energía. Las mejores células solares de perovskita hasta ahora han exhibido una eficiencia del 25%, casi a la par con las células solares de silicio de mejor rendimiento.
Los científicos creen que si las cargas "calientes" pudieran extraerse lo suficientemente rápido, entonces, junto con las cargas "frías" cosechadas, podría conducir a una célula solar "portadora caliente" con una eficiencia teórica de hasta 66 por ciento.
La clave para extraer estas cargas calientes lo suficientemente rápido radica en la selección del material de 'extracción' correcto para unirse con la perovskita. El equipo del profesor Sum ha ideado una forma de medir cuáles son los mejores materiales de extracción.
El profesor Sum, el presidente asociado Investigación en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de NTU, dijo: "Nuestros últimos hallazgos muestran cuán" calientes "deben ser estas cargas, para cruzar la barrera de energía sin desperdiciarse como calor.Esto resalta la necesidad de un mejor emparejamiento de materiales de 'extracción' con perovskitas si queremos reducir esta barrera de energía para células solares más eficientes ".
La principal ventaja de las células solares de Perovskite sobre las células solares de silicio es que son baratas y fáciles de fabricar utilizando suministros de laboratorio de química comunes y no necesitan procesos de fabricación costosos e intensivos en energía de silicio.
El profesor Sum y sus colaboradores publicaron previamente en Science su descubrimiento de que las cargas "calientes" en las perovskitas pierden su exceso de energía más lentamente que en otros semiconductores. Posteriormente, el equipo redujo aún más esta pérdida de energía utilizando perovskitas de tamaño nanométrico, lo que facilita su extracciónlas cargas calientes como electricidad.
En sus últimos experimentos, los científicos de NTU y UG 'observaron' las células solares en funcionamiento utilizando láseres pulsados de femtosegundos que pueden medir procesos que ocurren aproximadamente 100 mil millones de veces más rápido que el flash de una cámara. Los científicos estudiaron el comportamiento del "calor"cargas que se generan y cómo se movieron a través de la perovskita hacia el material extractor sin perder su exceso de energía como calor.
El profesor Pshenichnikov dijo: "Estas células solares de alta eficiencia podrían significar la posibilidad de aumentar el suministro de energía de los paneles solares sin la necesidad de una mayor superficie".
Dando un comentario independiente sobre la investigación, el Dr. Henk Bolink del Institut de Ciència Molecular ICMol del Parque Científico de la Universidad de Valencia, dijo que además de una capa absorbente de luz adecuada, las células solares también necesitan capas de extracción de carga que se extraen selectivamenteya sea electrones o agujeros a los dos terminales de la celda.
"Actualmente no está claro cuál debería ser la composición / propiedad de la interfaz de extracción de carga, para permitir la extracción de las cargas" calientes "y" frías ", dijo el Dr. Bolink, que no participó en el estudio.
"En su trabajo reciente, el Prof Sum y el Prof Pshenichnikov arrojan luz sobre este rompecabezas crucial al demostrar un método que permite la identificación de la idoneidad de estas capas de extracción de carga".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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