Los investigadores del MIT han mejorado un material de recubrimiento transparente y conductivo, produciendo una ganancia de diez veces en su conductividad eléctrica. Cuando se incorpora a un tipo de célula solar de alta eficiencia, el material aumenta la eficiencia y la estabilidad de la célula.
Los nuevos hallazgos se informan en la revista Avances científicos en un documento del postdoctorado MIT Meysam Heydari Gharahcheshmeh, los profesores Karen Gleason y Jing Kong, y otros tres.
"El objetivo es encontrar un material que sea eléctricamente conductor y transparente", explica Gleason, que sería "útil en una variedad de aplicaciones, incluidas las pantallas táctiles y las células solares". El material más utilizado hoy en día para talesPropósitos se conoce como ITO, para el óxido de titanio indio, pero ese material es bastante frágil y puede agrietarse después de un período de uso, dice.
Gleason y sus co-investigadores mejoraron una versión flexible de un material conductor transparente hace dos años y publicaron sus hallazgos, pero este material aún no alcanzó a combinar la combinación de alta transparencia óptica y conductividad eléctrica de ITO. El nuevo, más ordenadoEl material, dice, es más de 10 veces mejor que la versión anterior.
La transparencia y la conductividad combinadas se miden en unidades de Siemens por centímetro. ITO varía de 6,000 a 10,000, y aunque nadie esperaba que un nuevo material coincidiera con esos números, el objetivo de la investigación era encontrar un material que pudiera alcanzar al menosun valor de 35. La publicación anterior excedió eso al demostrar un valor de 50, y el nuevo material ha superado ese resultado, ahora llegando a 3.000; el equipo todavía está trabajando en ajustar el proceso para aumentar eso aún más.
El material flexible de alto rendimiento, un polímero orgánico conocido como PEDOT, se deposita en una capa ultrafina de solo unos pocos nanómetros de espesor, utilizando un proceso llamado deposición química oxidativa de vapor oCVD. Este proceso da como resultado una capa donde la estructura delos pequeños cristales que forman el polímero están todos perfectamente alineados horizontalmente, lo que le da al material su alta conductividad. Además, el método oCVD puede disminuir la distancia de apilamiento entre las cadenas de polímero dentro de los cristalitos, lo que también mejora la conductividad eléctrica.
Para demostrar la utilidad potencial del material, el equipo incorporó una capa del PEDOT altamente alineado en una célula solar basada en perovskita. Estas células se consideran una alternativa muy prometedora al silicio debido a su alta eficiencia y facilidad de fabricación, pero su faltaLa durabilidad ha sido un gran inconveniente. Con el nuevo PEDOT alineado con oCVD, la eficiencia de la perovskita mejoró y su estabilidad se duplicó.
En las pruebas iniciales, la capa oCVD se aplicó a sustratos que tenían 6 pulgadas de diámetro, pero el proceso podría aplicarse directamente a un proceso de fabricación industrial a gran escala, dice Heydari Gharahcheshmeh. "Esahora es fácil de adaptar para la ampliación industrial ", dice. Esto se ve facilitado por el hecho de que el recubrimiento puede procesarse a 140 grados Celsius, una temperatura mucho más baja que la que requieren los materiales alternativos.
El oCVD PEDOT es un proceso suave, de un solo paso, que permite la deposición directa sobre sustratos de plástico, según se desee para pantallas y pantallas solares flexibles. En contraste, las condiciones agresivas de crecimiento de muchos otros materiales conductores transparentes requieren una deposición inicial en un material diferente, sustrato más robusto, seguido de procesos complejos para levantar la capa y transferirla al plástico.
Debido a que el material está hecho mediante un proceso de deposición de vapor seco, las capas finas producidas pueden seguir incluso los contornos más finos de una superficie, recubriéndolos todos de manera uniforme, lo que podría ser útil en algunas aplicaciones. Por ejemplo, podría recubrirse sobre telay cubre cada fibra pero aún así permite que la tela respire.
El equipo aún necesita demostrar el sistema a escalas más grandes y demostrar su estabilidad durante períodos más largos y bajo diferentes condiciones, por lo que la investigación está en curso. Pero "no hay una barrera técnica para avanzar en esto. Realmente es solo una cuestión de quién lo haráinvertir para llevarlo al mercado ", dice Gleason.
El equipo de investigación incluyó a los postdocs del MIT Mohammad Mahdi Tavakoli y Maxwell Robinson, y el afiliado de investigación Edward Gleason. El trabajo fue apoyado por Eni SpA bajo el Programa de Fronteras Solares de la Alianza Eni-MIT.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por David L. Chandler. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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