Una imagen de microscopio electrónico muestra una sección transversal de la célula solar de perovskita totalmente inorgánica desarrollada en la Universidad de Rice. Desde arriba, las capas son un electrodo de carbono, perovskita, óxido de titanio, Óxido de estaño y vidrio dopado con flúor. La barra de escala equivale a 500 nanómetros. Crédito:Lou Group / Rice University
Los científicos de la Universidad de Rice creen que han superado un obstáculo importante que impide que las células solares basadas en perovskita logren un uso generalizado.
Mediante el uso estratégico del elemento indio para reemplazar parte del plomo en las perovskitas, El científico de materiales de arroz Jun Lou y sus colegas de la Escuela de Ingeniería de Brown dicen que están mejor capacitados para manipular los defectos en las células solares de yoduro de plomo-cesio que afectan la banda prohibida del compuesto. una propiedad crítica en la eficiencia de las células solares.
Como beneficio adicional, Las células recién formuladas del laboratorio se pueden fabricar al aire libre y durar meses en lugar de días con una eficiencia de conversión solar ligeramente superior al 12%.
Los resultados del equipo de Rice aparecen en Materiales avanzados .
Las perovskitas son cristales con celosías en forma de cubos que se sabe que son recolectores de luz eficientes, pero los materiales tienden a estresarse con la luz, humedad y calor.
No las perovskitas de arroz, Dijo Lou.
"Desde nuestra perspectiva, esto es algo nuevo y creo que representa un avance importante, ", dijo." Esto es diferente del tradicional, perovskitas convencionales de las que la gente ha estado hablando durante 10 años:los híbridos inorgánicos-orgánicos que le brindan la mayor eficiencia registrada hasta ahora, alrededor del 25%. Pero el problema con ese tipo de material es su inestabilidad.
Una muestra de célula solar de perovskita totalmente inorgánica es un paso hacia el uso comercial, según científicos de la Universidad de Rice. Su descubrimiento de una forma de eliminar los defectos en las células solares de yoduro de plomo-cesio les permitió preservar la banda prohibida del material. una propiedad crítica en la eficiencia de las células solares. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
"Los ingenieros están desarrollando capas de protección y elementos para proteger esos valiosos materiales sensibles del medio ambiente, "Dijo Lou." Pero es difícil hacer una diferencia con los propios materiales intrínsecamente inestables. Por eso nos propusimos hacer algo diferente ".
El investigador postdoctoral de Rice y autor principal Jia Liang y su equipo construyeron y probaron células solares de perovskita de cesio inorgánico, plomo y yoduro, las mismas células que tienden a fallar rápidamente debido a defectos. Pero agregando bromo e indio, los investigadores pudieron eliminar los defectos del material, elevando la eficiencia por encima del 12% y el voltaje a 1,20 voltios.
Una vista esquemática muestra una célula solar de perovskita totalmente inorgánica desarrollada por científicos de materiales de la Universidad de Rice. Crédito:Lou Group / Rice University
Como bonificación, el material demostró ser excepcionalmente estable. Las células se prepararon en condiciones ambientales, resistiendo la alta humedad de Houston, y las células encapsuladas permanecieron estables en el aire durante más de dos meses, mucho mejor que los pocos días que duraron las células simples de yoduro de plomo y cesio.
"La eficiencia más alta de este material puede ser de aproximadamente el 20%, y si podemos llegar esto puede ser un producto comercial, ", Dijo Liang." Tiene ventajas sobre las células solares basadas en silicio porque la síntesis es muy barata, está basado en soluciones y es fácil de ampliar. Básicamente, simplemente lo esparces sobre un sustrato, deja que se seque, y tienes tu celda solar ".
