La investigación que acabará con uno de los grandes obstáculos de los paneles solares de perovskita

Las perovskitas, que son materiales con una estructura cristalina, tienen el potencial de reemplazar el silicio en los paneles solares fotovoltaicos, pero aún deben superar algunos desafíos para poder competir con las células solares de silicio en el mercado.

Uno de los principales problemas de los paneles solares de perovskita es el uso del plomo en su producción, un metal pesado que es altamente contaminante y que puede descomponerse cuando se expone a la luz y al calor durante largos períodos de tiempo.

Los científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales de la Agencia para la Ciencia, Tecnología e Investigación, han llevado a cabo una investigación para desarrollar materiales no tóxicos para la producción de células solares de perovskita.

El método de solución de precursor completo (FP)

En el estudio, que ha sido publicado en la prestigiosa revista científica Nature Energy, los investigadores utilizaron un método alternativo conocido como el método de solución de precursor completo (FP) en lugar del método de medio precursor (HP) para fabricar la capa protectora superior de las células solares de perovskita.

El método FP utiliza soluciones que contienen sales de haluros metálicos y yoduro de fenetilamonio (PEAI) para recubrir las perovskitas sin necesidad de utilizar plomo.

Los investigadores descubrieron que el compuesto a base de zinc PEA2ZnX4 es la mejor opción de material de cobertura entre otros probados.

Este compuesto es sintetizado usando el método FP, que no requiere la extracción de iones de plomo de la capa de perovskita subyacente y permite el uso de metales no tóxicos en la capa de recubrimiento. Además, el método FP es más eficiente que el método HP en la fabricación de la capa protectora.

Para producir una célula solar con una capa de cobertura de PEA2ZnX4, los investigadores disolvieron sales de haluro de zinc y PEAI en acetonitrilo y aplicaron la solución sobre una capa de perovskita unida a un sustrato de vidrio conductor de electricidad utilizando el proceso de revestimiento por rotación.

Luego, calentaron la perovskita revestida y utilizaron el proceso de evaporación al vacío para sintetizar las otras capas de la célula solar de perovskita.

Avances en varios campos

Los experimentos realizados han mostrado que la capa superior de zinc utilizada en las células solares de perovskita no altera las propiedades eléctricas de la capa de perovskita que se encuentra debajo.

De hecho, esta capa ayuda a cubrir los defectos en la superficie de la capa de perovskita y a mejorar su capacidad para capturar la luz.

Además, los investigadores han desarrollado un método que permite el uso de materiales de perovskita sin plomo y no tóxicos en la capa de recubrimiento, lo que hace que las células solares de perovskita sean más respetuosas con el medio ambiente.

Este método también ofrece la posibilidad de diseñar la composición de la capa de recubrimiento para mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita. En el estudio se demostró que la célula solar fabricada era tan eficaz como las células solares de perovskita convencionales en la conversión de la luz solar en energía, y además demostró una buena reproducibilidad y larga vida útil.

Los investigadores ahora están trabajando para ampliar el método a la producción de células solares de tamaño completo y presentar una patente con NTUitive, la empresa de innovación y empresa de NTU Singapur.

Fuente: NTUFotos: NTU