Las células solares convierten la luz en energía, pero pueden ser ineficientes y vulnerables al medio ambiente, degradando, irónicamente, demasiada luz u otros factores, incluida la humedad y la baja temperatura. Un equipo de investigación internacional ha desarrollado un nuevo tipo de célula solarque puede soportar los peligros ambientales y es 26.7% eficiente en la conversión de energía.
Publicaron sus resultados el 26 de marzo en ciencia .
Los investigadores, dirigidos por Byungha Shin, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST, se centraron en desarrollar una nueva clase de material absorbente de luz, llamada perovskita de banda ancha. El material tiene una estructura cristalina altamente efectiva quepuede procesar las necesidades de energía, pero puede volverse problemático cuando se expone a riesgos ambientales, como la humedad. Los investigadores han realizado algunos progresos para aumentar la eficiencia de las células solares basadas en perovskita, pero el material tiene un potencial mayor que el que se logró anteriormente.
Para lograr un mejor rendimiento, Shin y su equipo construyeron una célula solar de doble capa, llamada tándem, en la cual dos o más absorbentes de luz se apilan juntos para utilizar mejor la energía solar. Para usar perovskita en estos dispositivos en tándem, los científicos modificaron el materialpropiedad óptica, que le permite absorber un rango más amplio de energía solar. Sin el ajuste, el material no es tan útil para lograr células solares en tándem de alto rendimiento. Sin embargo, la modificación de la propiedad óptica de la perovskita conlleva una penalización:el material se vuelve enormemente vulnerable al medio ambiente, en particular, a la luz.
Para contrarrestar la naturaleza delicada de la banda ancha de la perovskita, los investigadores diseñaron combinaciones de moléculas que componen una capa bidimensional en la perovskita, estabilizando las células solares.
"Desarrollamos un material de perovskita de banda ancha de alta calidad y, en combinación con las células solares de silicio, logramos células tándem de perovskita-silicio de clase mundial", dijo Shin.
El desarrollo solo fue posible debido al método de ingeniería, en el cual la relación de mezcla de las moléculas que construyen la capa bidimensional se controlan cuidadosamente. En este caso, el material de perovskita no solo mejoró la eficiencia de la célula solar resultante sino que también ganódurabilidad, conservando el 80% de su capacidad de conversión de energía inicial incluso después de 1,000 horas de iluminación continua. Esta es la primera vez que se logra una eficiencia tan alta con una sola capa de perovskita de banda ancha sola, según Shin.
"Dicha perovskita de banda ancha ancha de alta eficiencia es una tecnología esencial para lograr una eficiencia ultra alta de las células solares de tándem de silicio perovskita doble capa", dijo Shin. "Los resultados también muestran la importancia de la coincidencia de banda superior de la parte superior e inferiorcélulas en estas células solares en tándem "
Los investigadores, habiendo estabilizado el material de perovskita de banda ancha, ahora se centran en desarrollar células solares en tándem aún más eficientes que se espera que tengan más del 30% de eficiencia de conversión de energía, algo que nadie ha logrado todavía
"Nuestro objetivo final es desarrollar células solares en tándem de ultra alta eficiencia que contribuyan al aumento de la energía solar compartida entre todas las fuentes de energía", dijo Shin. "Queremos contribuir a hacer que el planeta sea más saludable".
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