(Phys.org) - Investigadores europeos han desarrollado un método termodinámico simple para predecir si una sustancia puede resistir las altas temperaturas normalmente involucradas en la producción de películas delgadas para dispositivos fotovoltaicos. El nuevo enfoque podría ayudar a los científicos en su búsqueda de mejores materiales energéticos. Jonathan Scragg de la Universidad de Uppsala, Suecia, y sus colegas de la Universidad de Bath, REINO UNIDO, y la Universidad de Luxemburgo presentan sus resultados en ChemPhysChem .
"Hay muchas cosas a considerar al buscar el material ideal en una celda solar", Dice Scragg. "Debe ser muy eficaz para convertir la luz en electricidad, no debe contener ningún raro, materias primas caras o peligrosas, y debe ser fácil de fabricar con alta calidad ". Sin embargo, La mayoría de las tecnologías de células solares de película delgada inorgánicas sin silicio existentes se basan en sustancias tóxicas, como el telururo de cadmio (CdTe), o sustancias relativamente raras, tales como seleniuro de cobre, indio, galio (CIGSe). Por tanto, muchos investigadores de todo el mundo están buscando materiales alternativos para superar estas limitaciones. "Nos enfrentamos a un gran problema", Dice Scragg. "La naturaleza ha proporcionado una cantidad tan grande de materiales diferentes que es imposible probar todos y cada uno de ellos. Describimos un método que puede simplificar enormemente este problema".
Durante el proceso de fabricación, Los materiales de las células solares deben calentarse a altas temperaturas, en un paso llamado recocido, para que puedan cristalizar con la calidad requerida. Sin embargo, muchos materiales no pueden tolerar estas altas temperaturas sin romperse, lo que los hace fundamentalmente inadecuados. Scragg y sus colaboradores ahora han encontrado una manera de determinar de antemano si una sustancia podrá resistir las altas temperaturas que se encuentran en el proceso de fabricación o no. Predijeron las reacciones que tienen lugar durante el tratamiento térmico de capas de varios compuestos semiconductores multinarios en diferentes sustratos y demostraron que las condiciones de recocido se pueden controlar para maximizar la estabilidad y la calidad de los materiales.
Los científicos estudiaron diferentes sustancias, como CIGSe, seleniuro de cobre, zinc y estaño (CZTSe), y otros semiconductores ternarios y cuaternarios menos conocidos. Scragg cree que el nuevo enfoque será de gran ayuda en la búsqueda de mejores materiales absorbentes:"Existen muchos materiales alternativos, algunos de los cuales son muy prometedores y algunos de los cuales quizás nunca satisfagan las demandas de la celda solar. Pocas de estas alternativas reciben el tiempo y los recursos necesarios para desarrollarlas a un nivel lo suficientemente alto. En lugar de centrarse en un solo material, adoptamos un enfoque más amplio, proporcionar un método para determinar qué materiales son potencialmente útiles, y que tienen limitaciones fundamentales ", él dice.
