(Phys.org) —Lograr un equilibrio entre la fabricación de bajo costo y la alta eficiencia es clave para el éxito futuro de las células solares. Durante los últimos años, Los investigadores han estado trabajando en el desarrollo de métodos de bajo costo para fabricar células solares. Uno de los métodos más prometedores es el procesamiento de soluciones.

En un nuevo periódico Dr. Joel van Embden, et al., de Ciencia e Ingeniería de Materiales de CSIRO, Australia, han utilizado un método de procesamiento de soluciones de bajo costo para fabricar células solares basadas en nanocristales a partir de tintas de nanocristales polares ambientalmente benignas.

Si bien las células solares anteriores hechas de nanocristales han requerido el uso de solventes que son altamente tóxicos o contienen altas concentraciones de contaminantes orgánicos, en el nuevo estudio, los investigadores pudieron utilizar en su lugar, disolventes no peligrosos, como alcoholes simples. Incluso en esta etapa temprana de su desarrollo, las células solares exhiben eficiencias de hasta el 7,7% y parecen ser candidatos prometedores para futuras aplicaciones comerciales.

"La mayor importancia de nuestro trabajo es que demuestra la capacidad de tomar materiales baratos y procesarlos en células solares eficientes utilizando métodos escalables y líquidos respetuosos con el medio ambiente". "van Embden dijo Phys.org .

Como explican los investigadores en su artículo, la eventual aceptación de células solares procesadas en solución por el mercado de energía renovable depende tanto de la capacidad de sintetizar las dispersiones de 'tinta' de semiconductores requeridas utilizando escalable, métodos de bajo costo, así como el procesamiento de estas tintas en dispositivos usando simples, química benigna. Las nuevas células solares basadas en nanocristales abordan ambos desafíos. Es más, la capa absorbente de luz de estas células está hecha de nanocristales compuestos de los económicos, materiales abundantes en la tierra cobre, zinc, estaño y azufre.

Los investigadores crearon la "tinta solar" modificando la química de la superficie de los nanocristales para impartir una alta polaridad. Esta alta polaridad se logró pegando moléculas orgánicas especializadas llamadas ligandos en la superficie del nanocristal.

Luego, las tintas de nanocristales se depositaron sobre sustratos de vidrio conductor y se trataron con vapor de selenio mediante un proceso llamado selenización. Este proceso transforma la película nanocristalina en una película microcristalina, lo que mejora enormemente la respuesta de las películas a la luz. Sin embargo, el grado de crecimiento del grano inducido por este proceso de selenización es actualmente limitado. Los investigadores esperan que esta limitación sea el desafío más importante al que se enfrentan las células solares basadas en nanocristales.

La dirección futura de esta investigación radica en impulsar una mayor eficiencia del dispositivo adaptando la composición de la tinta de nanocristales. Las tintas polares permiten incluir dopantes beneficiosos y aditivos promotores del crecimiento. Este desarrollo abre la puerta a formulaciones de tinta complejas que se espera sean adecuadas para imprimir células solares de próxima generación.

"Estamos en el proceso de desarrollar tintas de nanocristales multicomponente, que contienen varios aditivos, cada uno con su propio papel que desempeñar en la mejora de la eficiencia de la celda solar final, ", dijo van Embden.

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