Los materiales blandos y flexibles llamados perovskitas de haluro podrían hacer que las células solares sean más eficientes a un costo significativamente menor. pero son demasiado inestables para usar.

Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Purdue ha encontrado una manera de hacer que las perovskitas de haluro sean lo suficientemente estables al inhibir el movimiento de iones que las degrada rápidamente. desbloqueando su uso para paneles solares y dispositivos electrónicos.

El descubrimiento también significa que las perovskitas de haluro pueden apilarse para formar heteroestructuras que permitirían que un dispositivo realice más funciones.

Los resultados publicados en la revista Naturaleza el miércoles (29 de abril). Otras universidades colaboradoras incluyen la Universidad Tecnológica de Shanghai, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, la Universidad de California, Berkeley, y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de EE. UU.

Los investigadores ya han visto que las células solares hechas de perovskitas en el laboratorio funcionan tan bien como las células solares del mercado hechas de silicio. Las perovskitas tienen el potencial de ser incluso más eficientes que el silicio porque se desperdicia menos energía al convertir la energía solar en electricidad.

Y debido a que las perovskitas se pueden procesar de una solución a una película delgada, como tinta impresa en papel, podrían producirse de forma más económica en mayores cantidades en comparación con el silicio.

"Ha habido 60 años de un esfuerzo concertado para fabricar buenos dispositivos de silicio. Puede que solo hayan habido 10 años de esfuerzo concertado en perovskitas y ya son tan buenos como el silicio". pero no duran "dijo Letian Dou (masa lah-TEEN), un profesor asistente de Purdue de ingeniería química.

Una perovskita está formada por componentes que un ingeniero puede reemplazar individualmente a escala nanométrica para ajustar las propiedades del material. Incluir múltiples perovskitas en una celda solar o circuito integrado permitiría que el dispositivo realizara diferentes funciones, pero las perovskitas son demasiado inestables para apilarse.

El equipo de Dou descubrió que simplemente agregando una molécula rígida y voluminosa, llamado bitiofeniletilamonio, a la superficie de una perovskita estabiliza el movimiento de iones, evitando que los enlaces químicos se rompan fácilmente. Los investigadores también demostraron que agregar esta molécula hace que una perovskita sea lo suficientemente estable como para formar uniones atómicas limpias con otras perovskitas. permitiéndoles apilar e integrar.

"Si un ingeniero quisiera combinar las mejores partes de la perovskita A con las mejores partes de la perovskita B, que normalmente no puede suceder porque las perovskitas simplemente se mezclarían, "dijo Brett Savoie (SAHV-oy), un profesor asistente de Purdue de ingeniería química, quien realizó simulaciones explicando lo que los experimentos revelaron a nivel químico.

"En este caso, realmente puede obtener lo mejor de A y B en un solo material. Eso es completamente inaudito ".

La molécula voluminosa permite que una perovskita se mantenga estable incluso cuando se calienta a 100 grados Celsius. Las células solares y los dispositivos electrónicos requieren temperaturas elevadas de 50 a 80 grados Celsius para funcionar.

Estos hallazgos también significan que podría ser posible incorporar perovskitas en chips de computadora, dijeron los investigadores. Diminutos interruptores en chips de computadora, llamados transistores, dependen de pequeñas uniones para controlar la corriente eléctrica. Un patrón de perovskitas podría permitir que el chip realice más funciones que con un solo material.