Una nueva técnica de fabricación para cultivar cristales de perovskita para células solares de alto rendimiento utiliza «máscaras faciales» para minimizar las imperfecciones.

La transición de los combustibles fósiles a las energías renovables es un paso importante para mitigar lo peor de la crisis climática, y una de las fuentes de energía renovable más prometedoras proviene de nuestro sol, cuya luz se puede convertir en electricidad mediante paneles solares.

Un componente crucial de estos dispositivos son las películas especiales hechas de perovskita, un compuesto compuesto por una combinación de sustancias orgánicas e inorgánicas cuyas moléculas están dispuestas en un patrón específico o red cristalina. Un paso importante en su fabricación es el recocido térmico, durante el cual pueden aparecer diversos defectos en las películas, afectando su calidad.

Dando a las celdas solares una nueva apariencia

En un estudio publicado recientemente en Materiales funcionales avanzadosUn equipo de investigadores de China ha abordado este problema mediante el desarrollo de una nueva tecnología para producir películas de perovskita que utiliza efectos similares a los de las mascarillas faciales, que promueven la absorción de productos para el cuidado de la piel en la piel.

La tecnología propuesta por los científicos permitió producir películas de alta calidad con una superficie lisa y una alta eficiencia en la conversión de la energía solar en energía eléctrica.

«Se ha demostrado que nuestra técnica de incubación de máscaras faciales es efectiva en dos sistemas de perovskita diferentes, logrando eficiencias del 21,4 % y 20,2 %, respectivamente», dijo Mingguang Li, profesor de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Nanjing y uno de los principales autores del estudio. estudiar. “Estas cifras logradas con la nueva tecnología son impresionantes en comparación con la competencia. Y al optimizar aún más esta tecnología, esperamos un mayor aumento en la eficiencia de al menos un 30 % en los próximos dos o tres años”.

Estos importantes resultados se obtuvieron modificando el proceso tradicional de recocido térmico. Durante este proceso, los investigadores colocaron las películas precursoras de perovskita cara a cara con membranas de «máscara facial» especialmente diseñadas hechas de polidimetilsiloxano (PDMS) y ciertos agentes orgánicos.

Esto creó un ambiente favorable para la incubación de películas de alta calidad, produciendo una superficie con una densidad mucho menor de huecos y poros. Como resultado, las películas lograron no solo una eficiencia muy alta sino también una excelente estabilidad a la humedad y al calor.

Solar cell manufacturing technique
El proceso de fabricación de la técnica de incubación FM para producir una película de perovskita de alta calidad.

El aumento de la eficiencia y la fiabilidad de las células solares puede mejorar significativamente la sostenibilidad de su fabricación. Esto es muy importante ya que este proceso actualmente está lejos de ser amigable con el medio ambiente.

«La tecnología de producción de células solares insostenible generalmente se deriva de las dificultades para controlar la calidad de la perovskita, especialmente en la fase de envejecimiento a alta temperatura», dijo Runfeng Chen, otro autor principal del estudio. «Con nuestra técnica, es mucho más fácil realizar películas de perovskita de alta calidad con buena reproducibilidad, lo que reduce la insostenibilidad de la tecnología de producción de películas de perovskita para una producción estable de células solares».

reducir costos

Otro obstáculo para la transición energética sostenible que las nuevas tecnologías pueden superar es el alto costo de las celdas solares. Debido a estos costos, a menudo no es económico reemplazar las fuentes de energía fósil con energía solar en muchas regiones del mundo, lo que dificulta la comercialización de esta fuente de energía.

«La transición de las células fósiles a las solares actualmente no es económica porque el bajo rendimiento del producto eleva el precio final de las células solares», dijo Li en la fabricación de células solares.

«Mientras tanto, la máscara facial de perovskita diseñada se puede quitar y reutilizar fácilmente muchas veces», continuó. “Los costos adicionales debido al proceso tecnológico adicional pueden despreciarse. Creemos que esta nueva técnica puede ofrecer una forma válida y prometedora de abaratar la energía solar”.

A pesar de estos resultados sobresalientes, el equipo cree que su tecnología se puede mejorar aún más para hacer que las células solares sean aún más confiables, económicas y eficientes.

“Como sabemos, los consumidores tienen más opciones con una amplia gama de mascarillas para elegir. […] Tratar arrugas, enrojecimiento, acné, inflamación y muchos otros”, dijo Chen. “Del mismo modo, nuestra técnica de incubación de máscaras faciales para películas de perovskita también debe optimizarse en cuanto a versatilidad, facilidad, disponibilidad y sostenibilidad para tratar de manera efectiva y rentable varias perovskitas.

«Anticipamos que esta técnica será una solución económica y eficiente para la fabricación de células solares comerciales basadas en perovskita en un futuro cercano», concluyó.

Referencia: Ying Peng, Hua Yang, Runfeng Chen, Mingguang Li, et al, Incubación de película de perovskita de alta calidad a través de la técnica de máscara facial para células solares eficientes y estables, Materiales funcionales avanzados (2022). DOI: 10.1002/adfm.202210417

Crédito de la imagen principal: Jeroen van de Water en Unsplash

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