Una transición generalizada a la energía solar dependerá en gran medida de tecnología confiable, segura y asequible, como baterías para el almacenamiento de energía y células solares para la conversión de energía. En el Instituto Politécnico Rensselaer, los investigadores se centran en gran medida en ambas partes de esa ecuación.
En una investigación publicada hoy en Materiales funcionales avanzados , un equipo de ingenieros, científicos de materiales y físicos demostró cómo un nuevo material, una perovskita de calcogenuro sin plomo, que no se había considerado previamente para su uso en células solares podría proporcionar una opción más segura y efectiva que otrasque se consideran comúnmente.
Las perovskitas de haluro orgánico-inorgánico, un tipo de mineral cristalino, han demostrado ser prometedoras como un componente clave en las células solares, pero también han planteado grandes desafíos. Sus propiedades únicas son muy efectivas para convertir la energía del sol en energía y sonmenos costoso que el silicio, que tradicionalmente se ha utilizado en esta capacidad. Sin embargo, son inestables cuando se exponen a la humedad y la luz solar, disminuyen su eficiencia a medida que se degradan y se descomponen en plomo y yoduro de plomo, los cuales sonsustancias peligrosas.
"Este tipo de materiales le brindan un rendimiento muy bueno el primer día, pero dentro de tres o cuatro días, como máximo una semana, descubre que su rendimiento cae precipitadamente", dijo Nikhil Koratkar, profesor de mecánica, aeroespacial y nuclear.ingeniería en Rensselaer, y el autor correspondiente en este documento "Además, estos materiales no son amigables con el medio ambiente ya que contienen plomo".
Para superar ese desafío, Koratkar y un equipo de investigadores, que incluía a Tushar Gupta, un estudiante de doctorado en ingeniería mecánica, demostró cómo una película delgada de una perovskita de calcogenuro sin plomo, específicamente sulfuro de circonio bario BaZrS3, podría potencialmente reemplazarperovskitas que contienen plomo para una aplicación mucho más segura y estable.
Para probar la capacidad de este compuesto de convertir la luz en corriente eléctrica, el equipo lo usó para construir un sensor de luz. El trabajo de los investigadores en el laboratorio reveló que BaZrS3 es intrínsecamente más estable y resistente al agua. Fueron capaces de demostrara través de cálculos teóricos y modelos computacionales que BaZrS3 es altamente resistente a reaccionar o descomponerse cuando se expone a la humedad o la luz solar intensa. Esto también fue validado experimentalmente a través de estudios detallados de envejecimiento del dispositivo que se llevaron a cabo durante un período de cuatro semanas.eso, dijo Koratkar, fabricar este compuesto es en realidad menos costoso que el silicio de alta calidad.
"La Academia Nacional de Ingeniería ha definido 14 grandes desafíos; uno de ellos es hacer que la recolección de energía del sol sea más barata y generalizada", dijo Koratkar. "Esa es la motivación de este trabajo, crear nuevos materiales que puedanrivaliza con la eficiencia del silicio, pero reduce el costo de fabricación de células solares, y esa es la clave para lograr este objetivo ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer . Original escrito por Torie Wells. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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