Investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) han descubierto un fallo que hace inestables los paneles solares basados en perovskita. Al resolver el problema, los investigadores han allanado el camino para la introducción generalizada de paneles solares de alta eficiencia.
Por término medio, los paneles solares disponibles en el mercado tienen una eficiencia de conversión eléctrica (ECE) del 15-20%. En otras palabras, de toda la luz solar que incide sobre un panel solar, éste no puede convertir más del 20% en electricidad. Esto es así en condiciones ideales. Con tiempo nublado o en invierno, las cifras serán inferiores.
Por eso hay que mejorar la eficiencia de las células solares, y la perovskita puede ayudar. Gracias al uso de perovskitas, los paneles solares pueden alcanzar tasas de conversión de energía de hasta el 33%. Además, los paneles solares basados en perovskita son más baratos de producir y más respetuosos con el medio ambiente. También pueden fabricarse en varios colores para facilitar las instalaciones urbanas.
A pesar de estas ventajas, la perovskita tiene un grave problema. Las fuertes fluctuaciones de temperatura o la exposición prolongada a la humedad y el oxígeno hacen que el material se vuelva inestable y la célula solar deje de funcionar. Este es el principal obstáculo para la introducción de la perovskita a escala comercial.
Los investigadores, dirigidos por Zhou Yuanyuan, profesor asociado de la HKUST, estudiaron la microestructura de la perovskita y descubrieron que los granos de cristal del material presentan concavidades en sus superficies. Cuando se utilizan en células solares, estas concavidades afectan a la continuidad estructural de la película de perovskita y provocan su rotura en distintas condiciones. Además, los investigadores han descubierto que la concavidad es un factor limitante de la eficiencia global de conversión energética de las células solares basadas en perovskita. Así pues, corregir esta deficiencia no sólo puede mejorar la fiabilidad de los paneles, sino también ayudar a crear paneles solares más eficientes.
En su estudio, el equipo descubrió que tratar el material de perovskita con una molécula tensioactiva, concretamente la sal potásica del ácido tridecafluorohexano-1-sulfónico, favorece la difusión de iones durante la fabricación de las películas de los paneles solares.
Las células solares fabricadas con el material de perovskita tratado han demostrado una mayor eficiencia y estabilidad en entornos húmedos y cálidos, ciclos térmicos y pruebas de seguimiento del punto de máxima potencia.
«La estructura y geometría de los granos de cristal individuales es la fuente del rendimiento de los semiconductores y células solares de perovskita,» dijo Zhou.
Fuente: interestingengineering
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