Si bien la necesidad de energía renovable en todo el mundo crece de manera exponencial, Investigadores lituanos y alemanes han encontrado una solución novedosa para desarrollar tecnología solar de bajo costo. Material, sintetizado por científicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU) Lituania, que se autoensamblan para formar una capa de electrodo de espesor molecular, presenta una manera fácil de realizar células solares de perovskita de unión simple y en tándem altamente eficientes. La licencia para producir el material ha sido comprada por una empresa japonesa.

Según los científicos, lograr células solares basadas en perovskita, combinando precio bajo y alta eficiencia, ha demostrado ser una tarea difícil en el pasado. El desafío particular en la producción a gran escala es el alto precio y la limitada versatilidad de los contactos selectivos de orificios disponibles. Los químicos de KTU han abordado este desafío.

"El elemento solar es parecido a un sándwich, donde todas las capas tienen una función, es decir, absorber la energía, para separar los huecos de los electrones, etc. Estamos desarrollando materiales para la capa de contacto selectiva por agujeros, que está siendo formado por las moléculas de los materiales que se autoensamblan en la superficie del sustrato, "explica Artiom Magomedov, Doctor. estudiante de la Facultad de Tecnología Química de KTU, coautor de la invención.

Las monocapas desarrolladas se pueden llamar un material de transporte de orificios perfecto, como son baratos, están formados por una técnica escalable y tienen muy buen contacto con los materiales de perovskita. Las monocapas autoensambladas (SAM) son tan delgadas como 1-2 nm, cubriendo toda la superficie; las moléculas se depositan en la superficie sumergiéndolas en una solución diluida. Las moléculas se basan en grupos de cabeza de carbazol con grupos de anclaje de ácido fosfónico y pueden formar SAM en varios óxidos.

Según los científicos, el uso de SAM ayudó a evitar el problema de la superficie rugosa de la celda CIGS. Al integrar una célula solar de perovskita basada en SAM en una arquitectura en tándem, Se realizó una celda solar en tándem de CIGSe / perovskita monolítica con 23,26% de eficiencia, que actualmente es un récord mundial para esta tecnología. Es más, uno de los SAM desarrollados recientemente que se utiliza en la celda en tándem de Si / perovskita logró una eficiencia casi récord del 27,5%.

"Las células solares de unión única y en tándem basadas en perovskita son el futuro de la energía solar, ya que son más baratos y potencialmente mucho más eficientes. Los límites de eficiencia de los elementos solares basados ​​en silicio actualmente utilizados comercialmente están saturados. Es más, Los recursos de silicio de grado tsemiconductor son cada vez más escasos y cada vez es más difícil extraer el elemento. "dice el profesor Vytautas Getautis, el jefe del grupo de investigación KTU detrás de la invención.

Según Magomedov, la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la tierra en una hora podría ser suficiente para cubrir la necesidad anual de electricidad de toda la humanidad ". El potencial de la energía solar es inmenso, "dice el joven investigador.

Usando tecnologías tradicionales, 1 g de silicio (Si) es suficiente para producir solo un par de centímetros cuadrados del elemento solar; sin embargo, 1 g del material sintetizado en KTU es suficiente para cubrir hasta 1000 m ² de la superficie. Además, El material orgánico autoensamblante sintetizado en KTU es significativamente más económico que las alternativas utilizadas en los elementos fotovoltaicos actualmente.

El equipo de químicos de KTU ha estado estudiando el uso de moléculas autoensambladas en células solares durante un par de años. El material, sintetizado en KTU, se aplicó en la producción de una célula solar en funcionamiento en colaboración con Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Físicos de Alemania y del Centro de Ciencias Físicas y Tecnología (Lituania).

La licencia para producir el material sintetizado en los laboratorios de KTU fue comprada por una empresa japonesa; el material denominado 2PACz y MeO-2PACz pronto aparecerá en el mercado. Esto significa que la tecnología innovadora que utiliza compuestos autoensamblantes puede investigarse más a fondo en los mejores laboratorios del mundo y eventualmente encontrar su camino hacia la industria.