Investigadores de la Northern Illinois University y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE en Golden, Colorado, informan hoy 19 de febrero en la revista Naturaleza en un avance potencial en el desarrollo de células solares híbridas de perovskita.
Consideradas estrellas en ascenso en el campo de la energía solar, las células solares de perovskita convierten la luz en electricidad. Son potencialmente más baratas y más simples de producir que las células solares tradicionales basadas en silicio y, al menos en pequeña escala en entornos de laboratorio, han demostradoniveles de eficiencia comparables, pero quedan desafíos clave antes de que puedan convertirse en una tecnología comercial competitiva.
Uno de los principales desafíos es el uso de plomo. La mayoría de las células solares híbridas de perovskita de alto rendimiento contienen plomo soluble en agua, lo que genera preocupación por la posible fuga de las células dañadas.
Dirigido por Tao Xu de NIU y Kai Zhu de NREL, un equipo de científicos ha desarrollado una técnica para secuestrar el plomo utilizado para fabricar células solares de perovskita y minimizar las posibles fugas tóxicas mediante la aplicación de películas absorbentes de plomo en la parte delantera y trasera delcélula solar.
"El problema de la toxicidad del plomo ha sido uno de los desafíos más molestos y de última milla en el campo de células solares de perovskita", dijo Xu, profesor de química de la NIU. "Creemos que tenemos un remedio muy prometedor para este problema:y podría ser un cambio de juego.
"En el caso de una celda dañada, nuestro dispositivo captura la gran mayoría del plomo, evitando que se filtre al agua subterránea y al suelo. Las películas que utilizamos son insolubles en agua".
En condiciones de daño severo de la célula solar en un laboratorio, las películas absorbentes de plomo secuestraron el 96% de la fuga de plomo, dijeron los científicos. Sus experimentos indican que las capas absorbentes de plomo no afectan negativamente el rendimiento celular o la operación a largo plazoestabilidad.
Las células solares de perovskita se llaman así porque usan una clase de estructuras cristalinas similares a las encontradas en el mineral conocido como perovskita. El compuesto estructurado de perovskita dentro de estas células solares es más comúnmente un material híbrido orgánico-inorgánico a base de haluro de plomo.
Los científicos comenzaron a estudiar estas estructuras de cristal para su uso en células solares hace solo una década y han aumentado rápidamente su eficiencia de conversión de energía solar. Mientras que las células solares de silicio tradicionales se producen con procesos precisos que usan altas temperaturas, las perovskitas se pueden hacer usando la habitaciónsoluciones químicas de temperatura.
El "enfoque de secuestro en el dispositivo" recientemente desarrollado se puede incorporar fácilmente con las configuraciones actuales de células solares de perovskita, dijo Xu.
Se aplica una película transparente absorbente de plomo a un vidrio conductor en la parte frontal de la célula solar. La película de secuestro contiene fuertes grupos de ácido fosfónico que se unen al plomo, pero no impide la captura de luz en las células. Una película de polímero menos costosa mezclada con plomolos agentes quelantes se usan en el electrodo metálico posterior, que no necesita transparencia.
"Los materiales están listos para usar, pero nunca se usaron para este propósito", dijo Xu. "La luz debe ingresar a la celda para ser absorbida por la capa de perovskita, y la película frontal actúa realmente como un anti-reflexión agente, mejorando la transparencia un poco "
Las pruebas de fuga de plomo incluyeron martillar y romper el vidrio frontal de las celdas de 2.5 x 2.5 cm, y rascar la parte posterior de las células solares con una cuchilla de afeitar, antes de sumergirlas en agua. Las películas pueden absorber la gran mayoríadel plomo en células severamente dañadas debido a la entrada de agua.
"Vale la pena señalar que el enfoque demostrado de secuestro de plomo también es aplicable a otras tecnologías basadas en perovskita como la iluminación de estado sólido, aplicaciones de visualización y sensores", dijo Zhu, un científico senior de NREL.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Norte de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :