La investigadora de energía solar de la UNSW y miembro de Scientia, la Dra. Xiaojing Hao, y su equipo han logrado dos récords mundiales de eficiencia energética para el material de células solares del futuro. kesterita de sulfuro.

La Dra. Hao y su equipo rompieron la barrera de eficiencia del 10 por ciento no solo para la kesterita de sulfuro sino también para una celda solar de kesterita de tamaño estándar. ya sea material de sulfuro puro o que incorpore selenio menos deseable.

El resultado, que se publica en un artículo en Energía de la naturaleza hoy dia, es el cuarto récord consecutivo de eficiencia logrado por el grupo liderado por el Dr. Hao en dos años.

El Dr. Hao dice que, si bien la eficiencia energética aún no está a un nivel que pueda utilizarse en la industria, los resultados son prometedores para un material abundante y barato de adquirir.

'La kesterita de sulfuro es un compuesto de cobre, zinc, estaño y azufre:cuatro elementos baratos y abundantes en la corteza terrestre, " ella dice.

"Yo los llamo materiales ecológicos, porque además de ser abundante, tampoco son tóxicos ".

Kesterita de sulfuro (Cu ₂ ZnSnS ₄ , también conocido como CZTS) es un material semiconductor de película delgada derivado del material fotovoltaico (PV) CIGS ((di) seleniuro de cobre, indio y galio) que es una tecnología fotovoltaica de película delgada de alta eficiencia comercializada que tiene la ventaja adicional de ser capaz de ser aplicado a superficies flexibles.

Sin embargo, Un inconveniente de CIGS es que el indio es relativamente raro y tiene una gran demanda para su uso en pantallas planas (como pantallas de televisión, pantallas de portátiles, y pantallas táctiles), lo que significa que es caro. Uno de los desafíos de las células solares es la dependencia de materiales raros y tóxicos para su uso en la producción de células solares de película delgada.

"El precio del indio ya es alto y se espera que siga subiendo, porque el mercado de pantallas planas está creciendo, "Dice el Dr. Hao.

Introduzca CZTS. Sustituyendo el indio y el galio por abundantes zinc y estaño, tienes un compuesto que cumple con los criterios de ser de bajo costo, flexible, no tóxico y abundante.

"Además de eso, como un fotovoltaico de película delgada independiente, El material relacionado con CZTS tiene la posibilidad de usarse en una celda en tándem con silicio, ya que su banda prohibida se puede sintonizar fácilmente en un amplio rango cuando se alea con otros elementos. haciéndolo coincidir bien con los requisitos de banda prohibida alta para las celdas superiores de las pilas en tándem, "El Dr. Hao explica.

"El prerrequisito clave para tal desarrollo es que necesitamos lograr que la eficiencia de CZTS supere el 20 por ciento para que podamos ver una eficiencia energética total de más del 30 por ciento, "Dice el Dr. Hao.

Otra ventaja del uso de sulfuro de kesterita es que los procesos de fabricación de CIGS se adaptan fácilmente a la producción de CZTS. Agregar el hecho de que la película delgada se puede aplicar a superficies flexibles lo convierte en una alternativa atractiva.

"Las células fotovoltaicas flexibles son ligeras, extendiendo su uso potencial para la integración de edificios y en otras superficies irregulares como automóviles o vehículos aéreos no tripulados (UAV) ".

Entonces CZTS es barato, de fuentes abundantes, flexible, no tóxico y se integra fácilmente en los procesos de fabricación existentes. Faltan los niveles de eficiencia energética necesarios para que el material se utilice comercialmente.

Dados los avances en eficiencia logrados en los últimos años, del 7,6 por ciento al 11 por ciento, la Dra. Hao cree que ella y su equipo están en el camino correcto para lograr niveles de eficiencia del 15 o 20 por ciento. Pero no se hace ilusiones de que sucederá de la noche a la mañana.

"Para cada cambio de eficiencia, necesitamos una tecnología de cambio radical para que esto suceda, "Dice el Dr. Hao.

"Con CZTS, todavía hay tantas cosas que no sabemos. Desentrañar estas incógnitas es la aventura más emocionante ".

Está muy entusiasmada con los hallazgos recientes inéditos que podrían traer cambios significativos. Para garantizar que estos nuevos hallazgos se desarrollen aún más, solicitará financiación para un nuevo proyecto a finales de año.