Las células solares hechas de perovskita son muy prometedoras para el futuro de la energía solar. El material es barato, fácil de producir y casi tan eficiente como el silicio, el material utilizado tradicionalmente en las células solares. Sin embargo, la perovskita se degrada rápidamente, limitando severamente su eficienciay estabilidad en el tiempo Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, el instituto de investigación energética DIFFER, la Universidad de Pekín y la Universidad de Twente han descubierto que agregar una pequeña cantidad de fluoruro a la perovskita deja una capa protectora, lo que aumenta significativamente la estabilidad de los materiales y las células solares.Las células solares retienen el 90 por ciento de su eficiencia después de 1000 horas de operación en varias condiciones de prueba extremas. Los hallazgos se publican hoy en la revista científica líder Energía natural .
Debido a que son tan baratas de fabricar, las células solares de perovskita han estado en el centro de muchas investigaciones solares recientes. Como consecuencia, su eficiencia ha aumentado de menos del 4 por ciento en 2009 a más del 24 por ciento en la actualidad, lo que está cerca decélulas de silicio tradicionales. Las llamadas células en tándem, que combinan células de silicio y perovskita, alcanzan una eficiencia de más del 28 por ciento.
A pesar de este éxito, la perovskita tiene una serie de defectos debido a la naturaleza del material y la forma en que se fabrica. Con el tiempo, las vacantes en la estructura atómica del haluro metálico desencadenan la degradación de la perovskita bajo la influencia de la humedad,luz y calor.
capa protectora
Los investigadores en Eindhoven, Twente y Beijing han experimentado con un nuevo tipo de perovskita, agregando una pequeña cantidad de fluoruro en el proceso de producción. Al igual que el fluoruro en la pasta de dientes, los iones de fluoruro forman una capa protectora alrededor del cristal, evitando quedifusión de los defectos nocivos.
"Nuestro trabajo ha mejorado considerablemente la estabilidad de las células solares de perovskita", dice Shuxia Tao, profesora asistente en el Centro de Investigación de Energía Computacional, un centro conjunto del Departamento de Física Aplicada de TU / e y DIFFER, y coautor"Nuestras células mantienen el 90 por ciento de su eficiencia después de 1000 horas bajo condiciones extremas de luz y calor. Esto es muchas veces más que los compuestos de perovskita tradicionales. Logramos una eficiencia del 21.3 por ciento, que es un muy buen punto de partida paramayores ganancias de eficiencia "
Debido a su alta electronegatividad, el fluoruro estabiliza la red de perovskita formando fuertes enlaces de hidrógeno y enlaces iónicos en la superficie del material.
Gran parte del trabajo del equipo de Eindhoven ha explicado por qué el fluoruro es un ingrediente tan efectivo en comparación con otros halógenos. Utilizando simulaciones por computadora, concluyen que parte de su éxito se debe al pequeño tamaño y la alta electronegatividad de los iones fluoruro.Cuanto mayor es la electronegatividad de un elemento, más fácil es atraer a los electrones de los elementos vecinos, lo que ayuda a los iones de fluoruro a formar fuertes enlaces con los otros elementos en el compuesto de perovskita, formando una capa protectora estable.
Investigación futura
El estudio es visto como un paso importante hacia la implementación exitosa de las células solares de perovskita en el futuro. Sin embargo, queda mucho trabajo por hacer. El estándar de oro en la industria solar es una tasa de retención de al menos el 85 por ciento de la eficiencia originaldespués de diez a quince años, un estándar que todavía está lejos de las células de perovskita.
"Esperamos que pasen otros cinco a diez años para que estas células se conviertan en un producto comercialmente viable. No solo necesitamos mejorar aún más su eficiencia y estabilidad, sino que también debemos obtener una mejor comprensión teórica de los mecanismos relevantes enla escala atómica. Todavía no tenemos todas las respuestas de por qué algunos materiales son más efectivos que otros para aumentar la estabilidad a largo plazo de estas células ", dice Tao.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Eindhoven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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