Los investigadores de QUT han utilizado puntos de carbono, creado a partir de desechos de cabello humano procedentes de una barbería de Brisbane, para crear una especie de "armadura" para mejorar el rendimiento de la tecnología solar de vanguardia.

En un estudio publicado en el Revista de Química de Materiales A , Los investigadores dirigidos por el profesor Hongxia Wang en colaboración con el profesor asociado Prashant Sonar del Centro de Ciencia de Materiales de QUT demostraron que los nanodots de carbono podrían usarse para mejorar el rendimiento de las células solares de perovskitas.

Células solares de perovskitas, una tecnología fotovoltaica relativamente nueva, son vistos como el mejor candidato fotovoltaico para ofrecer productos de bajo costo, Electricidad solar de alta eficiencia en los próximos años. Han demostrado ser tan eficaces en la eficiencia de conversión de energía como las actuales células solares de silicio monocristalino disponibles comercialmente. pero el obstáculo para los investigadores en esta área es hacer que la tecnología sea más barata y estable.

A diferencia de las células de silicio, están creados con un compuesto que se fabrica fácilmente, y como son flexibles, podrían usarse en escenarios como ropa que funciona con energía solar, mochilas que cargan sus dispositivos sobre la marcha e incluso carpas que podrían servir como fuentes de energía independientes.

Esta es la segunda gran investigación que se produce como resultado de los puntos de carbono derivados del cabello humano como material multifuncional.

El año pasado, El profesor asociado Prashant Sonar dirigió un equipo de investigación, incluido el investigador del Centro de Ciencia de los Materiales, Amandeep Singh Pannu, que convirtió los restos de cabello en nanopuntos de carbono rompiendo los pelos y luego quemándolos a 240 grados centígrados. En ese estudio, los investigadores demostraron que los puntos de carbono podrían convertirse en pantallas flexibles que podrían usarse en futuros dispositivos inteligentes.

En este nuevo estudio, El equipo de investigación del profesor Wang, incluido el Dr. Ngoc Duy Pham, y el señor Pannu, trabajando con el grupo del profesor Prashant Sonar, usó los nanodots de carbono en células solares de perovskita por curiosidad. El equipo del profesor Wang había descubierto anteriormente que los materiales de carbono nanoestructurados podrían usarse para mejorar el rendimiento de una célula.

Después de agregar una solución de puntos de carbono en el proceso de fabricación de perovskitas, El equipo del profesor Wang encontró que los puntos de carbono formaban una capa de perovskita en forma de onda donde los cristales de perovskita están rodeados por los puntos de carbono.

"Crea una especie de capa protectora, una especie de armadura, "Dijo el profesor Wang.

"Protege el material de perovskita de la humedad u otros factores ambientales, lo que puede causar daños a los materiales ".

El estudio encontró que las células solares de perovskita cubiertas con puntos de carbono tenían una mayor eficiencia de conversión de energía y una mayor estabilidad que las células de perovskita sin los puntos de carbono.

El profesor Wang ha estado investigando células solares avanzadas durante unos 20 años, y trabajar con células de perovskita desde que se inventaron hace aproximadamente una década, con el objetivo principal de desarrollar rentable, materiales y dispositivos fotovoltaicos estables, para ayudar a resolver el problema energético en el mundo.

"Nuestro objetivo final es abaratar la electricidad solar, más fácil de acceder, más duraderos y para hacer que los dispositivos fotovoltaicos sean livianos porque las células solares actuales son muy pesadas, "Dijo el profesor Wang.

“Los grandes desafíos en el área de las células solares de perovskita son resolver la estabilidad del dispositivo para poder operar durante 20 años o más y el desarrollo de un método de fabricación que sea adecuado para la producción a gran escala.

"En la actualidad, Todas las células solares de perovskita de alto rendimiento informadas se han fabricado en un entorno controlado con un nivel extremadamente bajo de humedad y oxígeno. con un área de celda muy pequeña las cuales son prácticamente inviables para su comercialización.

"Para que la tecnología sea comercialmente viable, desafíos para la fabricación de grandes superficies eficientes, estable, flexible, Es necesario superar los paneles solares de perovskita a bajo costo.

"Esto solo se puede lograr mediante un conocimiento profundo de las propiedades del material en la producción a gran escala y en condiciones industrialmente compatibles".

El profesor Wang está particularmente interesado en cómo las células de perovskita podrían usarse en el futuro para impulsar naves espaciales.

La Estación Espacial Internacional funciona con cuatro paneles solares, que puede generar hasta 120 kW de electricidad. Pero una desventaja de la tecnología actual de las fotovoltaicas espaciales es el peso de la carga útil para llevarlas allí.

Mientras que la perovskita sería mucho más ligera, Uno de los desafíos para los investigadores es desarrollar células de perovskita capaces de hacer frente a la radiación extrema y la amplia gama de variaciones de temperatura en el espacio, desde menos 185 grados hasta más de 150 grados Celsius.

El profesor Wang dijo que la solución podría tardar diez años, pero los investigadores continuaban obteniendo mayores conocimientos en el área.

Actualmente, el equipo de investigación del profesor Wang está colaborando con el profesor Dmitri Golberg en el Centro QUT de Ciencia de Materiales para comprender las propiedades de los materiales de perovskita en condiciones ambientales extremas, como una fuerte irradiación de un haz de electrones y un cambio drástico de temperatura.

"Soy bastante optimista dado lo mucho que ha mejorado esta tecnología hasta ahora, "Dijo el profesor Wang.