Células solares, que convierten la luz solar en electricidad, han sido durante mucho tiempo parte de la visión global de las energías renovables. Aunque las células individuales son muy pequeñas, cuando se amplía a módulos, se pueden utilizar para cargar baterías y encender luces. Si se colocan uno al lado del otro, ellos podrían, Un día, ser la principal fuente de energía para los edificios. Pero las células solares actualmente en el mercado utilizan silicio, lo que los hace costosos de fabricar en comparación con las fuentes de energía más tradicionales.

Ahí es donde otro relativamente nuevo para la ciencia, entra el material:perovskita de haluro metálico. Cuando está ubicado en el centro de una celda solar, esta estructura cristalina también convierte la luz en electricidad, pero a un costo mucho menor que el del silicio. Es más, Las células solares basadas en perovskita se pueden fabricar utilizando sustratos rígidos y flexibles, por lo que, además de ser más barato, podrían ser más ligeros y flexibles. Pero, tener potencial en el mundo real, estos prototipos necesitan aumentar de tamaño, eficiencia, y vida útil.

Ahora, en un nuevo estudio, publicado en Nano energía , investigadores de la Unidad de Materiales Energéticos y Ciencias de Superficies, dirigido por el profesor Yabing Qi, en la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) han demostrado que crear una de las materias primas necesarias para las perovskitas de una manera diferente podría ser clave para el éxito de estas células.

"Hay un polvo cristalino necesario en las perovskitas llamado FAPbI ₃ , que forma la capa absorbente de perovskita, "explicó uno de los autores principales, Dr. Guoqing Tong, Becaria Postdoctoral en la Unidad. "Previamente, esta capa se fabricó combinando dos materiales:PbI2 y FAI. La reacción que tiene lugar produce FAPbI3. Pero este método está lejos de ser perfecto. A menudo quedan sobras de uno o ambos materiales originales, lo que puede impedir la eficiencia de la célula solar ".

Para evitar esto los investigadores sintetizaron el polvo cristalino utilizando un método de ingeniería de polvo más preciso. Todavía utilizaron una de las materias primas:PbI ₂ - pero también incluyó pasos adicionales, que involucró, entre otras cosas, calentar la mezcla a 90 grados centígrados y disolver y filtrar cuidadosamente las sobras. Esto aseguró que el polvo resultante fuera de alta calidad y estructuralmente perfecto.

Otro beneficio de este método fue que la estabilidad de la perovskita aumentó a diferentes temperaturas. Cuando se formó la capa absorbente de perovskita a partir de la reacción original, era estable a altas temperaturas. Sin embargo, a temperatura ambiente, pasó de marrón a amarillo, que no era ideal para absorber la luz. La versión sintetizada era marrón incluso a temperatura ambiente.

En el pasado, Los investigadores han creado una célula solar basada en perovskita con más del 25 por ciento de eficiencia. que es comparable a las células solares basadas en silicio. Pero, para trasladar estas nuevas células solares más allá del laboratorio, es necesario un tamaño superior y una estabilidad a largo plazo.

"Las células solares a escala de laboratorio son pequeñas, ", dijo el profesor Qi." El tamaño de cada celda es de sólo 0,1 cm ² . La mayoría de los investigadores se centran en estos porque son más fáciles de crear. Pero, en términos de aplicaciones, necesitamos módulos solares, que son mucho más grandes. La vida útil de las células solares también es algo que debemos tener en cuenta. Aunque anteriormente se ha logrado una eficiencia del 25 por ciento, la vida útil fue, a lo sumo, unos miles de horas. Después de este, la eficiencia de la célula comenzó a disminuir ".

Usando el polvo de perovskita cristalina sintetizada, Dr. Tong, junto con el Dr. Dae-Yong Son y los otros científicos de la Unidad del Prof. Qi, logró una eficiencia de conversión de más del 23 por ciento en su celda solar, pero la vida útil fue de más de 2000 horas. Cuando se ampliaron a módulos solares de 5x5cm2, todavía lograron más del 14 por ciento de eficiencia. Como prueba de concepto, fabricaron un dispositivo que usaba un módulo solar de perovskita para cargar una batería de iones de litio.

Estos resultados representan un paso crucial hacia células y módulos solares basados ​​en perovskita eficientes y estables que podrían, Un día, utilizarse fuera del laboratorio. "Nuestro siguiente paso es hacer un módulo solar de 15 x 15 cm ² y tiene una eficiencia de más del 15 por ciento, ", dijo el Dr. Tong." Un día espero que podamos alimentar un edificio en OIST con nuestros módulos solares ".