(Phys.org) —La función básica de las células solares es recolectar la luz solar y convertirla en electricidad. Por lo tanto, Es de vital importancia que la película que recoge la luz en la superficie de la celda esté diseñada para la mejor absorción de energía. La búsqueda para desarrollar células solares más eficientes ha resultado en una feroz competencia entre los científicos para encontrar los materiales de menor costo y mayor energía.

Hacia esa meta, un equipo diverso de científicos de UCLA del California NanoSystems Institute está mejorando la eficiencia de nuevos materiales de película que están revolucionando la tecnología de células solares. Investigadores dirigidos por el profesor Yang Yang, el Profesor de Ingeniería Carol y Lawrence E. Tannas Jr. en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA, Recientemente publicaron dos estudios en los que aumentaron la eficiencia de conversión de energía de los materiales kesterita y perovskita para fabricar células solares de alta eficiencia y bajo costo.

Kesterita

La kesterita es una sustancia inorgánica (no derivada de plantas o animales) que está hecha de materiales abundantes, como el cobre, zinc, estaño y azufre. El equipo de UCLA ha desarrollado una forma de aumentar la conversión de la luz solar en electricidad controlando la composición y dispersión de los nanocristales de kesterita en una tinta que se utiliza para crear la película utilizada en las células solares.

En un artículo publicado en línea el 8 de agosto en la revista ACS Nano , el grupo Yang demostró que su capacidad para controlar y mejorar la composición espacial y la distribución de los nanocristales en la tinta de kesterita mejoró su eficiencia de conversión de energía al 8,6 por ciento con una técnica consistente y repetible.

"El dispositivo usa cobre, zinc y estaño, y pudimos controlar la proporción de los elementos para mejorar los nanocristales, "dijo Huanping Zhou, becario postdoctoral y primer autor del estudio. "Un problema en el pasado eran demasiados defectos en la película debido al problema de distribución de elementos. Ahora estamos sintetizando los nanocristales de una manera para controlar con precisión los elementos espaciales y la distribución en la película. Esto nos permite maximizar la eficiencia de las células solares. "

Yang dijo que el equipo pudo hacer un proceso de solución completo con el material. "Eso significa que todas las capas de elementos de células solares necesarias:el adsorbente, el electrodo, etc., son líquidos que se pueden rociar o pintar sobre una superficie para convertir esa superficie en una célula solar, ", dijo." Ese podría ser el techo de un coche eléctrico, o las paredes exteriores de un edificio, ventanas o techo ".

Yang también señaló que la kesterita es muy estable, y ese cobre, el zinc y el estaño son económicos y están ampliamente disponibles.

Perovskita

La perovskita es un material híbrido orgánico e inorgánico que combina carbono y plomo. Desde que se utilizó por primera vez como material de células solares hace cinco años, las mejoras han avanzado su eficiencia de conversión de energía a casi un 20 por ciento, como se muestra en un estudio publicado en la revista Ciencias el 1 de agosto.

"Hemos desarrollado una técnica para controlar la formación de perovskita para hacer una célula solar con una eficiencia de poco menos del 20 por ciento, "dijo Qi Chen, becario postdoctoral y primer autor del estudio con Zhou, "La perovskita es un material de muy bajo costo de producción y es muy delgada, una milésima parte del grosor de una célula solar de silicio normal. Puede hacerse flexible, colgado en la pared, o podría usarse para construir una granja solar ".

La perovskita también comienza como una tinta líquida, y los investigadores de UCLA controlaron delicadamente la dinámica del material durante su crecimiento, que se realiza al aire a bajas temperaturas. Esto hace que la fabricación de dispositivos de perovskita de gran superficie con altos niveles de rendimiento sea económica. La técnica mejorada se puede utilizar en dispositivos basados ​​en perovskita de aplicaciones tan diferentes como diodos emisores de luz, transistores de efecto de campo, y sensores.

Chen dijo que debido a que actualmente la perovskita es inestable en el aire y se deteriora con el tiempo, los investigadores están trabajando en la estabilidad a largo plazo para hacerlo más estable. Y como el plomo es un elemento tóxico, Los materiales de perovskita sin plomo respetuosos con el medio ambiente serían un tema atractivo en el futuro.

Yang dijo que con la competencia de bajo costo, las células solares de alta eficiencia están tan calientes, su equipo persigue tantas vías como sea posible hacia el objetivo de tener el más eficiente, células solares de menor costo.