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    El potencial de los materiales no tóxicos para reemplazar el plomo en las células solares de perovskita

    Reemplazar el plomo con materiales menos tóxicos en las células solares de perovskita sin comprometer el rendimiento sigue siendo un desafío. Crédito:Universidad de Tsinghua y LeadVanced PV Co., Limitado

    El desarrollo de células solares eficientes sin plomo como componente principal sigue siendo un "formidable desafío científico, "según una reseña de la revista Ciencia y tecnología de materiales avanzados .

    Células solares hechas de perovskitas, una colección de compuestos con una estructura cristalina particular, se han desarrollado rápidamente como una alternativa más barata a las células solares de silicio. Sin embargo, Las células solares basadas en perovskita (PSC) todavía están lejos de su aplicación industrial como fuente de energía renovable limpia. Un gran inconveniente es que generalmente contienen plomo como material principal que absorbe la luz solar para su conversión en electricidad.

    La contaminación por plomo puede resultar en daños ambientales a largo plazo debido a su alta toxicidad y tiempo de degradación prolongado. El plomo también representa una grave amenaza para la salud humana, siendo perjudicial para los sistemas nervioso y reproductivo. Los paneles solares de silicio pueden contener trazas de plomo en el vidrio que recubre los componentes activos de las células, pero es insoluble. A diferencia de, Los compuestos de perovskita se disuelven fácilmente en agua, lo que significa que la lluvia o la humedad pueden liberar plomo en el medio ambiente. El riesgo es mayor durante la fabricación y eliminación de células solares. También, si los paneles solares se dañan mientras aún están en uso, decir en el techo de una casa o una escuela, la lluvia podría arrastrar el plomo del edificio al patio o al patio de recreo circundante.

    Recientemente, Los investigadores han investigado la sustitución del plomo en los PSC con otros elementos, incluyendo estaño, germanio, bismuto, antimonio, cobre y manganeso. Hong Lin, químico aplicado en la Universidad de Tsinghua en China, y sus colegas revisaron el progreso de los PSC sin plomo para hacer una pregunta clave:¿Es posible reemplazar completamente el plomo en los PSC con elementos menos tóxicos sin comprometer la eficiencia y la estabilidad?

    Los PSC a base de plomo han alcanzado una tasa de eficiencia del 22,7 por ciento para convertir la luz solar en electricidad en pruebas de laboratorio. acercándolos al 25 por ciento de eficiencia de las células solares de silicio de grado de investigación. Las células solares de silicio comerciales suelen oscilar entre el 15 y el 22 por ciento.

    En el presente, los mejores PSC sin plomo tienen aproximadamente un 6 por ciento de eficiencia, que es demasiado bajo para aplicaciones industriales; pero la eficiencia puede llegar al 17 por ciento cuando el plomo se reemplaza parcialmente. Los PSC a base de estaño muestran la eficiencia de conversión de energía más prometedora. El estaño tiene muchas propiedades que lo hacen adecuado como reemplazo del plomo. Por ejemplo, Posee una estructura de capa externa de electrones similar a la del plomo, pero tiene un radio iónico más pequeño, lo que significa que puede formar enlaces similares sin alterar la estructura de la red cristalina. Se han probado varios PSC a base de estaño, combinando estaño con elementos como el cesio para formar moléculas con propiedades únicas.

    Queda mucho trabajo por hacer para aumentar la eficiencia y la estabilidad de la PSC, y mejorar los métodos de producción en masa. Pero, dado que el campo es joven y el progreso ha sido rápido, Lin y sus colegas son optimistas de que "el plomo puede, y debe, ser reemplazado completamente por elementos no tóxicos ".


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