CaZrSe3 en la fase de perovskita ortorrómbica distorsionada representada en (a) vista lateral y (b) vista superior. Crédito:Ganesh Balasubramanian, Eric Osei-Agyemang y Challen Enninful Adu
Para que las células solares se utilicen ampliamente en las próximas décadas, los investigadores deben resolver dos desafíos principales:aumentar la eficiencia y reducir la toxicidad.
La energía solar funciona a través de un proceso que convierte la luz en energía llamado efecto fotovoltaico. Ciertos materiales sensibles a la luz cuando se empaquetan juntos en una "celda" tienen la capacidad de convertir la energía de la luz en electricidad.
La mayoría de las células solares actuales requieren una forma de silicio altamente procesada. El procesamiento produce efectos tóxicos en los seres humanos y el medio ambiente. Según un artículo publicado en Materiales AZO en 2015, se han logrado muchos avances desde que se desarrolló la primera célula solar, pero las tasas de eficiencia promedio aún están muy por debajo del 30 por ciento, con muchas celdas que apenas alcanzan el 10 por ciento de eficiencia.
Los investigadores han estado trabajando recientemente con un material:una perovskita de calcogenuro emergente CaZrSe 3 —Que ha mostrado un gran potencial para aplicaciones de conversión de energía debido a sus notables propiedades ópticas y eléctricas.
"Estos materiales son muy prometedores para las aplicaciones de conversión de energía solar, "dice Ganesh Balasubramanian, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Lehigh P.C. Rossin College of Engineering and Applied Science. "Uno puede diseñarlos potencialmente como materiales termoeléctricos solares que convierten la energía térmica del sol en energía eléctrica utilizable".
Balasubramaniano, trabajando con el estudiante de posdoctorado Eric Osei-Agyemang y el estudiante de pregrado Challen Enninful Adu, tengo por primera vez, reveló conocimiento de primera mano sobre las propiedades fundamentales de los portadores de energía de la perovskita de calcogenuro CaZrSe 3 . Han publicado sus hallazgos en NPJ Computational Materials en un artículo llamado "Conductividad térmica de celosía ultrabaja de calcogenuro perovskita CaZrSe 3 contribuye a una alta figura de mérito termoeléctrico ". Este trabajo complementa un artículo reciente del mismo equipo publicado en Advanced Theory and Simulations llamado" Doping and Anisotropy-Dependent Electronic Transport in Chalcogenide Perovskite CaZrSe 3 para alta eficiencia termoeléctrica ".
"Juntos proporcionan una visión holística de las propiedades de transporte de estos materiales, ", dice Balasubramanian." También demuestran que la calcogenida perovskita CaZrSe 3 potencialmente se puede utilizar para la recuperación de calor residual o la conversión de energía solar en electricidad ".
Para llegar a sus resultados, El equipo realizó cálculos de química cuántica examinando las propiedades electrónicas y de celosía de estos materiales para obtener información útil sobre el transporte de materiales.
La noticia de que el transporte de energía a través de materiales avanzados como los calcogenuros puede ajustarse mediante nanoestructuración debería ser bien recibida por otros investigadores en el campo. dice Balasubramanian, acercar a los científicos a la aplicación de estas técnicas para lograr un método de producción de energía solar más económico, más eficiente y menos tóxico.
