Hoy en día, nuestro mundo está en busca de fuentes de energía más limpias para alimentar nuestras crecientes necesidades industriales y económicas. La energía solar se está convirtiendo en una fuente alternativa a los combustibles fósiles, pero debido al ritmo acelerado al que consumimos energía, Necesitamos desarrollar tecnologías fotovoltaicas ubicuas que puedan emplearse en todas partes:en edificios, ropa, electrónica de consumo y wearables. Esto requiere una película ultrafina, células solares de bajo costo e idealmente flexibles sin comprometer el medio ambiente durante la producción, usar, o eliminación.

La mayoría de nosotros sabemos que las células solares inorgánicas más comunes, exhibidos sobre tejados y granjas solares, están hechos de silicona. Sin embargo, la producción de células solares de silicio puede ser cara y exigente en cuanto a energía, y los módulos finales son pesados ​​y voluminosos. Muchas células solares de película delgada de menor costo, alternativa al silicio, están compuestos por elementos tóxicos como plomo o cadmio, o contienen elementos escasos como el indio o el telurio.

Ahora, la Dra. Maria Bernechea, investigadora del ICFO, Dr. Nicky Miller, Guillem Xercavins, David Entonces, y el Dr. Alexandros Stavrinadis, dirigido por ICREA Prof. en ICFO Gerasimos Konstantatos han encontrado una solución a este problema creciente. Han fabricado una solución procesada, célula solar semitransparente basada en nanocristales AgBiS2, un material que consiste en no tóxico, elementos abundantes en la tierra, producido en condiciones ambientales a bajas temperaturas. Estos cristales son fuertes absorbentes pancromáticos de luz y han sido diseñados para actuar como un medio de transporte de carga eficaz para las células solares procesadas en solución.

¿Qué tienen de especial estas células? Como comenta la investigadora Dra. Maria Bernechea, "Contienen nanocristales AgBiS2, un material novedoso a base de elementos no tóxicos. La síntesis química de los nanocristales permite un control exquisito de sus propiedades a través de la ingeniería a nanoescala y posibilita su disolución en soluciones coloidales. El material se sintetiza a muy bajas temperaturas (100ºC), un orden de magnitud más bajo que los requeridos para las células solares basadas en silicio ".

El equipo de investigadores del ICFO desarrolló estas células mediante un procedimiento sintético de inyección en caliente a baja temperatura. Primero dispersaron los nanocristales en solventes orgánicos, donde las soluciones se mantuvieron estables durante meses sin ninguna pérdida en el rendimiento del dispositivo. Luego, los nanocristales se depositaron sobre una película delgada de ZnO e ITO, el óxido conductor transparente más utilizado, a través de un proceso de deposición capa por capa, hasta conseguir un espesor de aproximadamente 35 nm.

"Una característica muy interesante de las células solares AgBiS2 es que pueden fabricarse en el aire a bajas temperaturas utilizando técnicas de procesamiento de soluciones de bajo costo sin la necesidad de los equipos sofisticados y costosos necesarios para fabricar muchas otras células solares. Estas características dan a las células solares AgBiS2 potencial significativo como alternativa de bajo costo a las células solares tradicionales, "Dice el Dr. Nicky Miller.

Estas células ya han logrado eficiencias de conversión de energía del 6,3 por ciento, que está a la par con las eficiencias reportadas anteriormente de las tecnologías fotovoltaicas de película delgada de alto rendimiento en la actualidad. Esto resalta el potencial de AgBiS2 como un material de células solares que en un futuro cercano puede competir con las tecnologías actuales de película delgada que se basan en el vacío, Procesos de fabricación a alta temperatura.

Como concluye el profesor ICREA en ICFO Gerasimos Konstantatos, "Este es el primer material de célula solar de estado sólido de nanocristales inorgánicos eficiente que satisface simultáneamente las demandas de no toxicidad, Abundancia y procesamiento de soluciones a baja temperatura. Estos primeros resultados son muy alentadores, sin embargo, esto es todavía el comienzo y actualmente estamos trabajando en nuestro próximo hito hacia la eficiencia> 12 por ciento ".

Los resultados obtenidos de este estudio significan un punto de inflexión en el concepto y producción de células solares, pasar de las células de silicio a las células solares ecológicas de bajo coste, lo que definitivamente implicará un mundo más seguro y sostenible para el futuro.