Un nuevo estudio revela buenas noticias sobre la posibilidad de usar materiales de perovskita en células solares de próxima generación.
El estudio, publicado en la revista Acta Materialia , encuentra que aunque las películas de perovskita tienden a agrietarse fácilmente, esas grietas se curan fácilmente con algo de compresión o un poco de calor. Eso es un buen augurio, dicen los investigadores, para el uso de perovskitas de bajo costo para reemplazar o complementar el silicio caro en la energía solartecnologías celulares.
"La eficiencia de las células solares de perovskita ha crecido muy rápidamente y ahora rivaliza con el silicio en las células de laboratorio", dijo Nitin Padture, profesor de Otis E. Randall en la Escuela de Ingeniería de Brown y director del Instituto de Brown para la Innovación Molecular y Nanoescala ".perseguir una alta eficiencia, lo cual es importante, pero también debemos pensar en cosas como la durabilidad a largo plazo y la confiabilidad mecánica si vamos a llevar esta tecnología de células solares al mercado. De eso se trataba esta investigación ".
Las perovskitas, una amplia clase de materiales cristalinos, se incorporaron por primera vez a las células solares en 2009. Esas primeras células solares de perovskita tenían una eficiencia de conversión de energía de alrededor del 4%, pero ahora supera el 25%, esencialmente lo mismo que el silicio tradicional.La ventaja de las células solares de perovskita es que se pueden fabricar por una fracción del costo del silicio, lo que puede reducir el costo de las instalaciones de energía solar. Las perovskitas también se pueden convertir en películas delgadas que son semitransparentes y flexibles, lo que podría despejar el caminopara ventanas generadoras de energía o para celdas solares ligeras y flexibles en carpas o mochilas.
Pero el bajo costo y la facilidad de hacer células solares de perovskita conlleva un costo.
"En la ciencia de los materiales, las cosas que son fáciles de hacer también tienden a ser fáciles de romper", dijo Padture, quien dirigió el estudio. "Eso es cierto para las perovskitas, que son bastante frágiles. Pero aquí mostramos que también son bastantefácil de arreglar: las grietas en las películas de perovskita se pueden curar comprimiéndolas o con calor moderado ".
Para el estudio, Srinivas Yadavalli, un estudiante de doctorado que trabaja en el laboratorio de Padture y el primer autor del artículo, depositó películas de perovskita en sustratos de plástico. Luego dobló el sustrato para poner tensión de tensión separación mientras usaba la película de perovskita.un microscopio electrónico de barrido SEM para detectar grietas. Una vez que la película se rompió, los investigadores doblaron el sustrato en la dirección opuesta para ver si el estrés por compresión podría curar esas grietas.
Efectivamente, las imágenes SEM mostraron que las grietas habían desaparecido. Para asegurarse de que las grietas estuvieran completamente curadas y no simplemente ocultas, los investigadores utilizaron una técnica conocida como difracción de rayos X. Al medir el tamaño de la red atómica de un material, elLa técnica puede revelar si un área anteriormente agrietada ahora puede soportar una carga mecánica, una señal segura de que la grieta está curada. Esas pruebas también indicaron grietas completamente curadas.
Los investigadores encontraron que el calor era igual de efectivo en la curación de grietas. Las temperaturas de alrededor de 100 grados centígrados, un calentamiento bastante modesto según los estándares de la ciencia de los materiales, fueron suficientes para curar por completo las grietas en las películas de perovskita.
Padture dice que la investigación tuvo como objetivo comprender mejor las propiedades básicas de los materiales de perovskita, y que se necesita más trabajo para desarrollar métodos para aplicar esta información en un entorno comercial. Pero saber que las películas de perovskita se curan fácilmente podría ser útil ya que estastipos de células solares se mueven hacia la comercialización.
"Es una buena noticia", dijo Padture. "Sugiere que métodos de curación bastante simples pueden ayudar a mantener el rendimiento en este tipo de células solares".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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