A medida que el cambio climático atrae más atención en todo el mundo, los científicos de la Universidad de Virginia y la Universidad de Cornell han realizado avances críticos en la comprensión de las propiedades físicas de una clase emergente de células solares que tienen el potencial de reducir drásticamente el costo de la energía solar.
Las células solares siguen siendo un punto focal de investigación científica porque el sol ofrece la fuente de energía más abundante en la tierra. Sin embargo, la preocupación con las células solares convencionales hechas de silicio es su costo. Incluso con las mejoras recientes, aún requieren una cantidad significativacantidad de electricidad y procesamiento industrial que se fabricará.
En 2009, los investigadores de energía dirigieron su atención a una clase de materiales llamados "perovskitas de halogenuros metálicos" o MHP. Se rocían como pintura sobre objetos sólidos, dice Joshua Choi, profesor asistente de ingeniería química en la Universidad de Virginia.A medida que la solución se seca, los MHP se cristalizan en una película delgada que se puede utilizar para capturar energía en una célula solar.
En unos pocos años, se han creado células solares MHP cuyo rendimiento rivaliza con las células solares de silicio convencionales. Esta es la mejora más rápida registrada en la historia para cualquier material fotovoltaico y ha sido verificada por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado.
El desafío es que estas células solares MHP existentes no son más grandes que una uña humana.
"Para ser realmente relevante tecnológicamente", dijo Choi, "necesitamos poder ampliar este proceso mientras mantenemos o incluso mejoramos la eficiencia de la célula solar. Para hacer eso, debemos entender cómo este material se cristaliza y crecede la solución a una película delgada "
En colaboración con científicos de la Fuente de Sincrotrón de Alta Energía de la Universidad de Cornell, que recibe fondos de la National Science Foundation, Choi y su equipo monitorearon en tiempo real el crecimiento de cristales de MHP a nivel atómico exponiéndolos a rayos X de alta intensidad.
Los científicos presentarán sus hallazgos en la 66ª reunión de la Asociación Estadounidense de Cristalogía, celebrada del 22 al 26 de julio en Denver, Colorado.
Al agregar diferentes productos químicos a la solución, pudieron controlar qué tan rápido se formaron los cristales de MHP y en qué dirección crecieron en una superficie. La orientación específica de los cristales de MHP en una superficie afectó el desempeño de una célula solar, dijo Choi.
Además, esta investigación proporciona a este campo incipiente los tipos de información sobre la formación de cristales de MHP que los científicos necesitarán al determinar cómo fabricar las células solares MHP más grandes que podrían reducir el precio de la energía solar.
Pero las células solares MHP tienen más que su potencial para reducir costos.
"Las células solares MHP pueden usarse en materiales flexibles y livianos", dijo Choi. El objetivo final sería hacer que la fabricación de células solares MHP sea tan fácil como imprimir periódicos, generando rollos de material delgado de células solares que podrían aplicarse fácilmente a las casas, automóviles o en cualquier otro lugar donde se necesitaran.
Un inconveniente significativo con muchas células solares MHP actuales es que contienen plomo. Los investigadores están trabajando para identificar composiciones alternativas viables que no sean tóxicas.
Choi y su investigación son financiados por la NASA, que está examinando el potencial de los MHP para ser utilizados en células solares de alta temperatura que podrían instalarse en sondas solares desplegadas en el espacio. En otros lugares, los MHP ya se han utilizado en láseres, detectores de fotos,transistores y diodos emisores de luz LED.
Aún así, es la célula solar la que posiblemente ofrece a los MHP la mejor oportunidad para abordar problemas globales apremiantes.
"Para mitigar el impacto del cambio climático y también para garantizar la seguridad energética de los Estados Unidos y el mundo, es muy importante encontrar fuentes de energía renovables en lugar de depender únicamente de la energía basada en combustibles fósiles", Choidijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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