Las instalaciones de paneles solares están en aumento en los EE. UU., Con más de 2 millones de nuevas instalaciones a principios de 2019, la mayor cantidad registrada en un primer trimestre, según un informe reciente de la Asociación de Industrias de Energía Solar y Wood Mackenzie Power & Renewables.
Para satisfacer las demandas cada vez mayores, son deseables alternativas de bajo costo y más eficientes a las células solares basadas en silicio, actualmente la tecnología más ampliamente utilizada. En la última década, las perovskitas de haluro de plomo han aumentado como las másclase prometedora de materiales alternativos; sin embargo, son inestables. Contienen plomo, que es tóxico y presenta riesgos potenciales para la salud y el medio ambiente, como la contaminación del agua subterránea
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis descubrió que creen que es un semiconductor más estable y menos tóxico para aplicaciones solares que utiliza un novedoso óxido de perovskita doble descubierto mediante análisis de datos y cálculos de mecánica cuántica.
Su trabajo fue publicado en línea el 11 de junio en Química de materiales .
Rohan Mishra, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey, dirigió un equipo interdisciplinario e internacional que descubrió el nuevo semiconductor, compuesto de potasio, bario, teluro, bismuto y oxígeno KBaTeBiO6.libre de óxido de perovskita doble fue uno de los 30,000 óxidos a base de bismuto potenciales iniciales. De esos 30,000, solo alrededor de 25 eran compuestos conocidos.
Arashdeep Singh Thind, estudiante de doctorado en el laboratorio de Mishra en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, encontró que KBaTeBiO6 es el más prometedor de los 30,000 óxidos potenciales.
"Descubrimos que este parecía ser el compuesto más estable y que podía sintetizarse en el laboratorio", dijo Mishra. "Más importante aún, mientras que la mayoría de los óxidos tienden a tener una banda grande, predijimos que el nuevo compuesto tendríaintervalo de banda inferior, que está cerca de las perovskitas de haluro, y que tiene propiedades razonablemente buenas ".
La brecha de banda es la barrera de energía que los electrones deben superar para formar portadores libres que, en el contexto de una célula solar, pueden extraerse para alimentar un dispositivo eléctrico o almacenarse en una batería para su uso posterior. La energía para superar esta barreraes proporcionado por la luz solar. Los compuestos más prometedores para aplicaciones de células solares tienen un intervalo de banda de aproximadamente 1.5 eV, o electronvoltio, dijo Mishra.
Mishra discutió la posibilidad de sintetizar KBaTeBiO6 con Pratim Biswas, vicerrector asistente, Lucy & Stanley Lopata Professor y presidente del Departamento de Energía, Ingeniería Ambiental y Química. Shalinee Kavadiya, luego estudiante de doctorado de McKelvey Engineering y ahora una investigación postdoctoralasociado en la Universidad Estatal de Arizona, se puso a trabajar para perfeccionar la receta.
"Shalinee pasó unos seis meses sintetizando el material", dijo Mishra. "Una vez que pudo sintetizarlo, como lo habíamos predicho, era estable y tenía un intervalo de banda de 1.88 eV, que también predijimos".
Mishra dijo que estas son células solares de primera generación que necesitan un ajuste más fino de la brecha de banda, pero es un buen primer paso hacia las células solares no tóxicas.
"Esto muestra que podemos alejarnos de estas perovskitas de haluro de plomo", dijo Mishra. "Esto abre un espacio realmente grande para diseñar semiconductores no solo para aplicaciones de células solares sino también para otras aplicaciones de semiconductores, como pantallas LCD."
A continuación, el equipo estudiará el papel de cualquier defecto en este nuevo semiconductor y buscará técnicas de síntesis más avanzadas, incluido el uso de técnicas de aerosol.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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