Uno de los problemas para Javier Vela y los químicos de su grupo de investigación de la Universidad Estatal de Iowa fue que un material tóxico funcionaba tan bien en las células solares.

Por tanto, cualquier sustituto de las perovskitas que contienen plomo que se utilizan en algunas células solares tendría que funcionar realmente. Pero, ¿qué podrían encontrar para reemplazar los semiconductores de perovskita que han sido tan prometedores y tan eficientes para convertir la luz solar en electricidad?

¿Qué materiales podrían producir semiconductores que funcionaran igual de bien? pero, ¿eran seguras, abundantes y económicas de fabricar?

"Los semiconductores están en todas partes, ", dijo Vela." Están en nuestras computadoras y en nuestros teléfonos celulares. Suelen ser de alta gama productos de alto valor. Si bien los semiconductores pueden no contener materiales raros, muchos son tóxicos o muy costosos ".

Vela, profesor asociado de química del estado de Iowa y asociado del Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU. dirige un laboratorio que se especializa en el desarrollo de nuevos materiales nanoestructurados. Mientras pensaba en el problema del plomo en las células solares, encontró una presentación en una conferencia de investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts que sugería posibles sustitutos de las perovskitas en los semiconductores.

Los estudiantes graduados de Vela y el estado de Iowa, Bryan Rosales y Miles White, decidieron centrarse en alternativas a base de sodio y comenzaron una búsqueda de 18 meses de un nuevo tipo de semiconductor.

Se les ocurrió un compuesto que contiene sodio, que es barato y abundante; bismuto, que es relativamente escaso pero se produce en exceso durante la extracción de otros metales y es barato; y azufre, el quinto elemento más común en la Tierra. Los investigadores informan de su descubrimiento en un artículo publicado recientemente en línea por la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

El subtítulo del artículo es un buen resumen de su trabajo:"Toward Earth-Abundant, Semiconductores biocompatibles ".

"Nuestra síntesis desbloquea una nueva clase de semiconductores ternarios (de tres partes) de bajo costo y respetuosos con el medio ambiente que muestran propiedades de interés para aplicaciones en conversión de energía, "escribieron los químicos en su periódico.

De hecho, Rosales está trabajando para crear células solares que utilicen el nuevo material semiconductor.

Vela dijo variaciones en la síntesis:cambio de temperatura y tiempo de reacción, elección de precursores de iones metálicos, agregar ciertos ligandos:permite a los químicos controlar la estructura del material y el tamaño de sus nanocristales. Y eso permite a los investigadores cambiar y ajustar las propiedades del material.

Varias de las propiedades del material ya son ideales para las células solares:la banda prohibida del material, la cantidad de energía necesaria para que una partícula de luz suelte un electrón, es ideal para las células solares. El material, a diferencia de otros materiales utilizados en las células solares, también es estable cuando se expone al aire y al agua.

Entonces, los químicos creen que tienen un material que funcionará bien en las células solares, pero sin la toxicidad, escasez o costos.

"Creemos que los resultados experimentales y computacionales que se informan aquí, "escribieron en su periódico, "ayudará a avanzar en el estudio fundamental y la exploración de estos y otros materiales similares para los dispositivos de conversión de energía".