Logran avances en estabilidad de células solares perovskita

MadridUn estudio de la Universidad Rice ha desarrollado un método mejorado para incrementar la estabilidad de las células solares de perovskita. Estas células solares utilizan cristales de yoduro de formamidinio y plomo (FAPbI3), lo cual les permite funcionar de manera eficiente. El estudio ha sido publicado en la edición de hoy de la revista Science. Los investigadores han descubierto la manera de convertir estos cristales en películas estables y de alta calidad que pueden ser empleadas en paneles solares.

Puntos clave del estudio:

• Mayor estabilidad de las celdas solares de FAPbI3, con una disminución de eficiencia de menos del 3% durante 1,000 horas a 85 grados Celsius (185 Fahrenheit).
• Desarrollo de cuatro perovskitas 2D diferentes como plantillas.
• Mejor calidad y eficiencia de las películas de FAPbI3 con cristales 2D como plantillas.
• La estabilidad de las celdas solares con plantillas 2D se mejoró aún más con una capa de encapsulación.

El ingeniero de Rice, Aditya Mohite, lideró el equipo y describió el desarrollo como un gran avance. Los perovskitas bidimensionales ayudan a estabilizar el material FAPbI3. Estos perovskitas también mejoran la formación y la calidad de los cristales de FAPbI3. Además, las células solares son ahora más resistentes al deterioro con el tiempo.

Isaac Metcalf, estudiante de posgrado y autor principal, explicó que los cristales de perovskita se descomponen tanto química como estructuralmente. Aunque el FAPbI3 no es tan estable en términos estructurales, las perovskitas 2D son más estables en ambos aspectos. Utilizar perovskitas 2D como guías ayuda a que el FAPbI3 se mantenga estable y eficiente.

El equipo de investigación probó cuatro tipos diferentes de perovskitas 2D. Dos de ellas presentaban una estructura superficial similar a la del FAPbI3. Estos cristales 2D, que coincidían bien, facilitaron la formación de películas de alta calidad de FAPbI3. Estas películas tenían menos desorden interno y respondían mejor a la luz, lo que resultó en una mayor eficiencia.

El uso de plantillas en 2D permitió que las células solares duraran más y funcionaran mejor. Sin estas plantillas, las células se deterioraban después de dos días. Con las plantillas, lograron durar más de 20 días sin romperse. Además, al agregar una capa protectora, se volvieron aún más estables.

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Estas mejoras podrían reducir el costo de la fabricación de paneles solares y permitir diseños más ligeros y flexibles. A diferencia de los paneles solares tradicionales hechos con silicio, las películas de perovskita pueden procesarse a bajas temperaturas. Esto significa que los paneles solares pueden fabricarse sobre superficies de plástico o flexibles, lo cual podría generar aún más ahorros.

El silicio es el material más utilizado para celdas solares, pero su producción requiere muchos recursos. Los perovskitas, por otro lado, han mejorado su eficiencia del 3.9% en 2009 a más del 26% en la actualidad. La producción de paneles solares de perovskita de alta calidad es más económica y consume menos energía en comparación con los paneles de silicio.

Cambiar a energía limpia es crucial. La ONU señala que la energía solar es una de las mejores opciones en lugar de los combustibles fósiles. Se necesita una mejor tecnología solar para reducir los gases de efecto invernadero para el año 2030. También es esencial lograr emisiones de carbono cero para el 2050.

El ingeniero principal Aditya Mohite afirma que la energía solar es sumamente importante. Los avances en los paneles solares dependerán de fuentes de electricidad ecológicas. Esto también beneficiará a otras industrias como la fabricación de productos químicos.

La investigación fue respaldada por diversas fuentes de financiamiento, como el Departamento de Energía de los Estados Unidos y la Fundación Nacional de Ciencias. Científicos de diferentes instituciones en EE. UU. y otros países colaboraron en este estudio. Sus esfuerzos conjuntos fueron fundamentales para el progreso alcanzado.

Este hallazgo nos acerca a la comercialización de paneles solares de perovskita.