Utilizando un método de fabricación recientemente desarrollado, un equipo de investigación ha logrado una eficiencia de conversión de energía superior al 15 por ciento de las células solares de perovskita más grandes que un área de un centímetro cuadrado. Los investigadores, de la Universidad de Brown y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL,han informado sus hallazgos en la revista Materiales avanzados .
Las perovskitas, materiales con una estructura cristalina particular, han causado un gran revuelo en el mundo de la energía solar. Las células solares de perovskita son relativamente baratas de fabricar, y la eficiencia con la que pueden convertir la luz solar en electricidad ha aumentado rápidamente en los últimos años.Los investigadores han reportado una eficiencia en las células de perovskita de más del 20 por ciento, lo que rivaliza con las células de silicio tradicionales. Sin embargo, esas altas calificaciones de eficiencia se han logrado utilizando células de solo una décima parte de un centímetro cuadrado, bien para pruebas de laboratorio, pero demasiado pequeñas para serusado en un panel solar.
"El uso de células pequeñas para las pruebas de eficiencia ha llevado a algunos a cuestionar la comparación de las células solares de perovskita con otras tecnologías fotovoltaicas establecidas", dijo Nitin Padture, profesor de ingeniería en Brown, director del Instituto Brown para la Innovación Molecular y Nanoescala, y unode los autores principales de la nueva investigación. "Pero aquí hemos demostrado que es factible obtener una eficiencia del 15 por ciento en celdas de más de un centímetro cuadrado a través de un procesamiento mejorado. Este es un progreso real".
Mantener una alta eficiencia en las células de perovskita más grandes ha demostrado ser un desafío, dice Padture. "El problema con la perovskita ha sido que cuando intentas hacer películas más grandes usando métodos tradicionales, obtienes defectos en la película que disminuyen la eficiencia".
El proceso de fabricación que informaron los investigadores de Brown y NREL en este último artículo se basa en un método previamente informado desarrollado por Yuanyuan Zhou, un estudiante graduado en el laboratorio de Padture. Los precursores de perovskita se disuelven en un solvente y se recubren con un sustrato. Luego el sustratose baña en un segundo solvente llamado antidisolvente que agarra selectivamente el solvente precursor y lo arrastra. Lo que queda es una película ultra suave de cristales de perovskita.
En este nuevo estudio, Zhou y Mengjin Yang, un investigador postdoctoral en NREL, desarrollaron un truco para hacer crecer los cristales de perovskita a un tamaño mayor. El truco consiste en agregar un precursor orgánico en exceso que inicialmente "pega" los pequeños cristales de perovskita y los ayudafusionarse con otros más grandes durante un tratamiento térmico, que luego elimina el exceso de precursor.
"La cobertura completa y la uniformidad en un área grande provienen del método solvente", dijo Padture. "Una vez que tenemos esa cobertura, aumentamos el tamaño de los cristales. Eso nos da una película con menos defectos y mayor eficiencia."La eficiencia del 15 por ciento alcanzada en este último trabajo es un buen comienzo", dijo Padture, pero aún hay margen para mejorar. En última instancia, le gustaría alcanzar del 20 al 25 por ciento en celdas de área grande, y cree que esa marca podría sera su alcance utilizando este método o uno similar.
Padture y sus colegas de la Universidad de Nebraska-Lincoln recibieron recientemente una subvención de $ 4 millones por parte de la National Science Foundation para expandir su investigación de perovskita.
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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