Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EEUU y de la Universidad del Norte de Illinois (NIU) han desarrollado una técnica para secuestrar el plomo utilizado en las células solares de perovskita, una tecnología fotovoltaica emergente altamente eficiente.
La capa absorbente de luz en una célula solar de perovskita contiene una pequeña cantidad de plomo. Según Kai Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia del NREL, la presencia de este material tóxico en la tecnología en desarrollo podría alejar a algunos consumidores cuando las células solares de perovskita estén disponibles comercialmente.
Zhu y otros investigadores de NREL y NIU ahora han esbozado su solución a este problema en un artículo publicado en Nature, titulado On-device lead sequestration for perovskite solar cells. "Este es un gran paso en la dirección correcta", ha dicho Zhu. Sus coautores son Fei Zhang y Joseph Berry de NREL, Xun Li y Tao Xu de NIU, y Haiying He de la Universidad de Valparaíso.
"La toxicidad del plomo ha sido uno de los desafíos más molestos y el último peldaño para finalizar las investigaciones, y resulta que podría condenar a las células solares de perovskita", ha señalado Xu. "Nuestro método de secuestrar el plomo en el dispositivo representa un 'cinturón de seguridad' para esta fascinante tecnología fotovoltaica".
La eficiencia más alta de una célula solar de perovskita es la basada en plomo, su capacidad para convertir la luz solar en electricidad, es cercana al 25%. Pero sin ese elemento, la eficiencia se reduce a la mitad.
Los paneles solares de silicio, la tecnología dominante de la industria, contienen soldadura de plomo, pero ese plomo no es soluble en agua, mientras que el plomo utilizado en las perovskitas se puede disolver en agua. Si bien los análisis existentes muestran que las cantidades no son relevantes y que tengan trascedencia, los investigadores han desarrollado un método para asegurar que el plomo sea secuestrado en caso de que una célula se dañe.
El sistema que utilizaron fue cubrir el frente y la parte posterior de una célula solar de perovskita con dos películas de polímero absorbentes de plomo diferentes. Luego, dañaron los dos lados de la celda: cortaron uno con un cuchillo y otro con un martillo. Finalmente, sumergieron las células dañadas en agua de varios tipos, incluyendo agua pura, agua ácida e incluso agua corriente para simular fuertes lluvias.
Descubrieron que las películas que absorben plomo pueden evitar que más del 96% del plomo se filtre al agua desde las células dañadas, sin tener ningún efecto sobre el rendimiento de la célula solar.
César René Flores
09/03/2020