Los investigadores de la Universidad Nacional de Australia (ANU) que recientemente lograron establecer un récord mundial de eficiencia de conversión del 21,6% con células solares de perovskita de próxima generación, han explicado en un artículo en la revista _Science _el secreto de su éxito diciendo que hacer agujeros en materiales de mala conducción era clave para mejorar el rendimiento.
El investigador principal, el profesor asociado Tom White, dijo que el equipo de investigación logró el nuevo récord mediante la adaptación de una técnica utilizada anteriormente con las células solares tradicionales basadas en silicio que eliminaban los defectos. “Un problema común con las células solares es que cualquier defecto en la célula puede atrapar electrones, quitando la energía que obtienen al absorber la luz solar”, dijo White.
“Una forma de evitar esto es “pasivar” la superficie recubriendo el material absorbente de luz con una capa delgada de otro material para reducir los defectos. Pero los materiales utilizados para reducir los defectos suelen ser malos conductores de la electricidad".
El investigador Jun Peng dijo que la solución común a los desafíos causados por los materiales de mala conducción era producir agujeros en los recubrimientos para permitir el paso de la electricidad.
Los investigadores utilizaron varillas a nanoescala, hechas de óxido de titanio, que permitieron el transporte de electrones a través del material poco conductor, optimizando el rendimiento con la necesidad de evitar defectos.
“Algunas células de silicio usan agujeros para dejar pasar los electrones a través de esta capa aislante, creando una especie de vía conductora. Decidimos adoptar un enfoque similar con nuestras células de perovskita”, dijo Peng.
“La idea detrás de esto y las razones por las que funciona son las mismas, pero nuestros modelos nos mostraron que para que funcione en células solares de perovskita, necesitaríamos fabricar estos agujeros en la escala de nanómetros, miles de veces más pequeños que los que se usan en silicio. Y en en lugar de agujeros, usamos varillas a nanoescala que atraviesan la capa aislante".
Antes de producir una célula solar funcional basada en el nuevo enfoque, el equipo de investigación utilizó por primera vez modelos informáticos para demostrar que el concepto funcionaría. "Los modelos informáticos son realmente útiles en un estudio como este", dijo el líder de modelado del proyecto, Daniel Walter.
“Una vez que se ha fabricado una célula solar, puede resultar difícil sondear en su interior para ver qué está sucediendo. Pudimos simular lo que estaba sucediendo dentro de las células para explicar cómo las nanovarillas mejoraron el rendimiento de la célula ".
Los investigadores dijeron que continuarían trabajando para mejorar la eficiencia de las células solares de perovskita.
Una de las principales barreras para la comercialización de las células solares de perovskita, que promete ser una alternativa más barata y adaptable a las células solares de silicio, es la longevidad.
Los materiales semiconductores utilizados para producir células solares de perovskita son propensos a degradarse. En su artículo, los investigadores de ANU dijeron que sus células solares de perovskita, que batieron récords, pudieron mantener casi el 92 por ciento de su eficiencia inicial después de 1000 horas de exposición al calor húmedo.
El resultado récord del equipo fue verificado de forma independiente por el CSIRO Photovoltaics Performance Lab. "Continuaremos trabajando para lograr eficiencias aún mayores con perovskita", dijo el profesor White. "El silicio alcanzará su límite superior de eficiencia muy pronto, por lo que vemos estas células de perovskitas como el camino a seguir".
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