Las células solares hechas de perovskita están en el centro de gran parte de la investigación solar reciente. El material es barato, fácil de producir y casi tan eficiente como el silicio, el material utilizado tradicionalmente en las células solares. Sin embargo, las células de perovskita tienen un amor-odio-relación con el sol. La luz que necesitan para generar electricidad también deteriora la calidad de las células, limitando gravemente su eficiencia y estabilidad a lo largo del tiempo. La investigación de científicos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y universidades de China y EE. UU.aclarar las causas de esta degradación y allana el camino para diseñar nuevas composiciones de perovskita para las células solares estables definitivas
La perovskita es una alternativa atractiva al silicio, porque es abundante y fácil de producir. Además, durante la última década, el rendimiento de las células solares de perovskita ha mejorado drásticamente, con tasas de eficiencia que alcanzan más del 25 por ciento, que está cerca delestado de la técnica para las células solares de silicio.
La nueva investigación se centra en las células solares de perovskita hechas de yoduro de plomo de formamidinio-cesio, un compuesto de haluro que se ha vuelto cada vez más popular ya que combina alta eficiencia y resistencia al calor razonable con bajos costos de fabricación.
amor-odio
Sin embargo, los paneles solares hechos de este compuesto en particular tienen una relación bastante ambivalente con la luz solar, un problema que es bien conocido en el campo, pero apenas entendido. Mientras que la luz del sol lo alimenta con la energía tan deseada para convertiren electricidad, también afecta la estabilidad de las células. Con el tiempo, esto afecta su rendimiento.
Para entender por qué este es el caso, los investigadores de TU / e, la Universidad de Pekín y la Universidad de California en San Diego realizaron ambos experimentos prácticos: monitorearon el rendimiento fotovoltaico de los paneles durante 600 horas de exposición y caracterizaron las perovskitas degradadas.y análisis teórico.
De esto concluyen que la luz solar genera partículas cargadas en la perovskita, que tienden a fluir hacia lugares en el panel solar donde la banda prohibida la cantidad mínima de energía necesaria para generar los electrones libres es más baja, en este caso el formamidinioperovskita. Las diferencias de energía resultantes hacen que los compuestos mixtos que trabajaron tan bien juntos para hacer que la célula sea eficiente, se desmoronen en grupos separados. Parece que especialmente los grupos de cesio pesado los puntos verdes en la imagen son fotoinactivos y bloquean la corriente, limitando el rendimiento del dispositivo.
Soluciones
Según Shuxia Tao, quien junto con el candidato a doctorado Zehua Chen y su colega Geert Brocks fueron responsables de la parte TU / e de la investigación, los nuevos hallazgos son un paso más para encontrar el camino hacia posibles soluciones.
"Al combinar pruebas macroscópicas, caracterización de materiales microscópicos y modelado atomístico, pudimos comprender a fondo la inestabilidad de las perovskitas de haluro que son intrínsecas al funcionamiento del dispositivo. Esto abre la posibilidad de diseñar nuevas composiciones de perovskita para las células solares estables definitivas".
Las posibles estrategias incluyen el uso de aditivos para mejorar la interacción química dentro de los materiales en los paneles, ajustar los espacios de banda usando otros elementos como bromuro y rubidio en lugar de yoduro y cesio, o modificar los niveles de energía para extraer fotoportadores de manera más eficiente.
Tao enfatiza que se necesita más investigación para ver qué solución funciona mejor. Además, la separación de los compuestos de haluro no es la única causa de la degradación de la perovskita. Estas causas adicionales requieren un análisis por separado.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Eindhoven . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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