La energía solar se ha considerado durante mucho tiempo la opción más sostenible para reemplazar nuestra dependencia de los combustibles fósiles, pero las tecnologías para convertir la energía solar en electricidad deben ser tanto eficientes como económicas.
Los científicos de la Unidad de Materiales Energéticos y Ciencias de la Superficie de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST creen que han encontrado una fórmula ganadora en un nuevo método para fabricar células solares de alta eficiencia y bajo costo. Prof. YabingQi y su equipo de OIST en colaboración con el profesor Shengzhong Liu de la Universidad Normal de Shaanxi, China, desarrollaron las células utilizando los materiales y compuestos que imitan la estructura cristalina de la perovskita mineral natural. Describen su técnica en un estudio publicado en eldiario Comunicaciones de la naturaleza .
En lo que el Prof. Qi denomina "el triángulo de oro", las tecnologías de células solares deben cumplir tres condiciones para que valga la pena comercializar: su tasa de conversión de la luz solar en electricidad debe ser alta, su producción no debe ser costosa y debentienen una larga vida útil. Hoy en día, la mayoría de las células solares comerciales están hechas de silicio cristalino, que tiene una eficiencia relativamente alta de alrededor del 22%. Aunque el silicio, la materia prima para estas células solares, es abundante, el procesamiento tiende a ser complejo y disparaaumentar los costos de fabricación, haciendo que el producto terminado sea costoso.
Perovskite ofrece una solución más asequible, dice el profesor Qi. Perovskite fue utilizado por primera vez para fabricar células solares en 2009 por el equipo de investigación del profesor Tsutomu Miyasaka en la Universidad Toin de Yokohama, Japón, y desde entonces ha ido ganando importancia rápidamente ".La investigación sobre las células de perovskita es muy prometedora. En solo nueve años, la eficiencia de estas células pasó del 3,8% al 23,3%. Otras tecnologías han llevado más de 30 años de investigación para alcanzar el mismo nivel ", explica el profesor Qi. El método de fabricaciónél y su equipo de investigación han desarrollado células solares de perovskita con una eficiencia comparable a las células de silicio cristalino, pero es potencialmente mucho más barato que fabricar células solares de silicio.
Para hacer las nuevas células, los investigadores recubrieron sustratos conductores transparentes con películas de perovskita que absorben la luz solar de manera muy eficiente. Utilizaron una técnica basada en la reacción de gas sólido en la que el sustrato se reviste primero con una capa de triyoduro de plomo-hidrógeno incorporado conpequeña cantidad de iones de cloro y gas de metilamina, lo que les permite hacer reproducibles paneles grandes y uniformes, cada uno compuesto por múltiples células solares.
Al desarrollar el método, los científicos se dieron cuenta de que hacer que la capa de perovskita de 1 micrón de espesor aumentara significativamente la vida útil de la célula solar. "Las células solares casi no cambian después de trabajar durante 800 horas", dice el Dr. Zonghao Liu, un posdoctoralerudito en la unidad de investigación del profesor Qi en OIST y el primer autor del estudio. Además, un recubrimiento más grueso no solo aumentó la estabilidad de las células solares sino que también facilitó los procesos de fabricación, reduciendo así sus costos de producción ".asegura una buena reproducibilidad de la fabricación de células solares, que es una ventaja clave para la fabricación en masa en un entorno realista a escala industrial ", dice el Dr. Liu.
El gran desafío al que se enfrentan el Prof. Qi y su equipo ahora es aumentar el tamaño de su celda solar de nuevo diseño desde el prototipo de 0.1 mm2 hasta grandes paneles de tamaño comercial que pueden tener varios pies de largo. Aquí es donde la industria puede ayudar"Existe una gran brecha entre los hallazgos en el laboratorio y la realidad, y la industria no siempre está lista para cubrir esta brecha por sí sola. Por lo tanto, los investigadores deben dar un paso más allá de sus laboratorios y cumplir con la mitad de la industria.manera ", dice el profesor Qi.
Para dar ese paso, el Prof. Qi y su equipo recibieron una generosa donación del Centro de Desarrollo e Innovación Tecnológica de OIST, bajo su Programa de Prueba de Concepto. Con esa financiación, el equipo ha construido un modelo de trabajo de sus nuevos módulos solares de perovskitaque consiste en múltiples células solares en sustratos de 5 cm × 5 cm, con un área activa de 12 cm2, mucho más grande que su prototipo experimental pero más pequeño de lo que se requiere para fines comerciales, aunque el proceso de ampliación ha reducido la eficiencia de las célulasDel 20% al 15%, los investigadores son optimistas de que podrán mejorar su forma de trabajar en los próximos años y comercializar con éxito su uso.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Original escrito por Ipsita Herlekar. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :