Los nuevos dispositivos de células solares que son más baratos y fáciles de fabricar pronto podrían llegar al mercado gracias a los materiales que se fabrican en el Imperial College de Londres.

Las celdas solares convencionales están hechas de silicio, que tiene buena eficiencia y estabilidad, pero es relativamente costosa de fabricar y solo puede fabricarse en paneles rígidos.

Las células solares de perovskita ofrecen una alternativa intrigante; Se pueden imprimir con tintas, lo que las hace económicas, altamente eficientes, delgadas, livianas y flexibles. Sin embargo, van a la zaga de las células solares de silicio en términos de eficiencia y, lo que es más importante, estabilidad, y se descomponen en condiciones ambientales normales.

Los nuevos materiales que contienen metales llamados ferrocenos podrían ayudar con estos problemas. Investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) han entrelazado células solares de perovskita con ferrocenos producidos imperialmente, mejorando significativamente su eficiencia y estabilidad. Los resultados se publican hoy en la revista. Ciencia.

El coautor principal, el profesor Nicholas Long, del Departamento Imperial de Química, dijo: “Las células de silicio son eficientes pero costosas y necesitamos desesperadamente nuevos dispositivos de energía solar para acelerar la transición a la energía renovable. Las células de perovskita estables y eficientes podrían eventualmente permitir que la energía solar se use en más aplicaciones, desde alimentar el mundo en desarrollo hasta cargar una nueva generación de dispositivos portátiles.

«Nuestra colaboración con colegas en Hong Kong fue maravillosamente fortuita después de que di una charla sobre nuevos compuestos de ferroceno y el Dr. Zonglong Zhu de CityU, quien me pidió que le enviara algunas muestras. En cuestión de meses, el equipo de CityU nos informó que los resultados eran emocionantes y nos pidió que enviáramos más muestras para comenzar un programa de investigación que ha resultado en dispositivos de perovskita que son más eficientes y más estables».

El poder del Ferroceno

La perovskita forma la «capa de captación de luz» de los dispositivos de células solares. Sin embargo, estos dispositivos fueron menos eficientes que las células solares basadas en silicio para convertir la energía solar en electricidad, principalmente porque los electrones son menos «móviles»: tienen menos capacidad para moverse de la capa de recolección a las capas de conversión de energía.

Los ferrocenos son compuestos con hierro en su centro rodeado por anillos sándwich de carbono. La estructura única del ferroceno fue reconocida por primera vez en 1952 por el propio ganador del Premio Nobel de Imperial, el profesor Geoffrey Wilkinson, y el ferroceno todavía se está investigando en todo el mundo por sus propiedades únicas.

Una propiedad que les da su estructura es la excelente riqueza de electrones, que en este caso permite que los electrones se muevan más fácilmente de la capa de perovskita a las capas posteriores, mejorando la eficiencia de convertir la energía solar en electricidad.

Las pruebas realizadas por Team CityU y en laboratorios comerciales muestran que la eficiencia de los dispositivos de perovskita con una capa añadida de ferroceno puede alcanzar el 25 %, acercándose a la eficiencia de las células de silicio tradicionales.

Dos pájaros con una piedra

Pero ese no es el único problema que resuelven los materiales a base de ferroceno. El equipo de Imperial ha estado experimentando con la unión de varios grupos químicos a los anillos de carbono del ferroceno, y después de enviar al equipo de Hong Kong varias versiones de estos, realizados por la estudiante graduada Stephanie Sheppard, los colaboradores descubrieron una versión que involucra la unión de los Ferrocens que mejoran en gran medida la perovskita. capas al resto del dispositivo.

Esta potencia de sujeción adicional mejoró la estabilidad de los dispositivos, lo que significa que conservaron más del 98 % de su eficiencia original después de funcionar continuamente a máxima potencia durante 1500 horas. La eficiencia y la estabilidad obtenidas mediante la adición de una capa de ferroceno acercan estos dispositivos de perovskita a los estándares internacionales actuales para las celdas de silicio tradicionales.

Investigador principal Dr. Zonglong Zhu de CityU dijo: «Somos el primer equipo que logró impulsar la celda solar de perovskita invertida a una eficiencia récord del 25 % y superó la prueba de estabilidad establecida por la Comisión Electrotécnica Internacional».

El equipo ha patentado su diseño y espera obtener la licencia para eventualmente llevar sus dispositivos de perovskita al mercado. Mientras tanto, están experimentando con diferentes diseños de ferroceno para mejorar aún más el rendimiento y la estabilidad de los dispositivos.

fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Colegio Imperial de Londres. Escrito originalmente por Hayley Dunning. Nota: El contenido se puede editar por estilo y longitud.

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