Un ejemplo de celdas solares impresas en CSIRO en Melbourne, Australia. Crédito:CSIRO
Una tinta de nanopartículas simple y versátil podría ayudar a que las células solares de perovskita de próxima generación se impriman a escala y se conviertan en la fuerza dominante en la energía fotovoltaica comercial.
Hecha de óxido de estaño, la tinta se crea con un solo paso clave a una temperatura relativamente baja utilizando tecnología de microondas y sin necesidad de purificación adicional. Luego se usa en células solares para ayudar a transportar electrones de forma selectiva, un paso crucial en la generación de electricidad.
Los dispositivos prototipo construidos con este método han registrado eficiencias de conversión de energía del 18 %, que se encuentran entre las mejores eficiencias para una célula solar de perovskita de estructura plana procesada a bajas temperaturas.
La tinta es adecuada para fabricar diferentes tipos de células solares de perovskita, incluso con vidrio y para imprimir sobre plástico, lo que se puede hacer de forma económica y en grandes volúmenes. Esta técnica, llamada recubrimiento de rollo a rollo, es similar a la forma en que se imprimen los periódicos.
Dentro del producto de tinta, el tamaño promedio de cada partícula se puede controlar para que permanezca entre cinco y 10 nanómetros. Para ponerlo en contexto, una hoja de papel tiene un grosor de 100 000 nanómetros y las uñas crecen un nanómetro cada segundo.
Las células solares de perovskita ya rivalizan en eficiencia con sus contrapartes de silicio establecidas, y también son más flexibles y requieren menos energía para fabricarse.
Los problemas con la durabilidad a largo plazo y algunos obstáculos en el proceso de fabricación han impedido hasta ahora que estos emocionantes materiales superen al silicio.
Un ejemplo de creación de células solares impresas rollo a rollo. Crédito:CSIRO
Ahora, sin embargo, los investigadores del ARC Center of Excellence in Exciton Science, en colaboración con la agencia científica nacional australiana CSIRO, pueden haber encontrado una respuesta a algunos de estos desafíos con su tinta de nanopartículas de óxido de estaño.
Los resultados del trabajo, que ha recibido financiación de la Agencia Australiana de Energías Renovables (ARENA), se han publicado en la revista Chemistry of Materials .
El científico investigador principal de CSIRO, el Dr. Doojin Vak, dice que "las células solares de perovskita se pueden fabricar mediante impresión industrial. Si bien el proceso es intrínsecamente de bajo costo, el costo de cada componente aún cuenta. Este trabajo demuestra una excelente manera de contribuir a ultra-bajo -costo de fabricación de células solares de perovskita en el futuro".
Es importante que la tinta de nanopartículas se pueda fabricar con microondas, ya que los métodos de procesamiento directo a alta temperatura de sustratos de células solares flexibles provocan degradación, lo que limita el potencial comercial de las células solares de perovskita imprimibles.
El profesor de la Universidad de Monash, Jacek Jasieniak, autor principal del artículo, dice que "el uso de microondas para sintetizar tintas de nanopartículas adecuadas brinda un gran paso hacia el logro de células solares de perovskita de alta eficiencia que se pueden imprimir de manera reproducible y al mismo tiempo minimizar los costos de fabricación". /P>
Otros enfoques sintéticos para el óxido de estaño requieren alta presión, altos puntos de ebullición y también pueden necesitar múltiples pasos de procesamiento, descartándolos para la fabricación rentable a escala industrial y comercial.
El uso de óxidos metálicos en lugar de ingredientes orgánicos, que se ven afectados negativamente por el aire y la humedad, también prolonga la vida útil de los dispositivos finales de células solares de perovskita.
El óxido de estaño no solo es más duradero que los ingredientes orgánicos comparables, sino que también tiene una banda prohibida amplia y fomenta un transporte de electrones eficiente, características que lo hacen adecuado para varios tipos de células solares y otras aplicaciones optoelectrónicas. Un replanteamiento de los componentes básicos de los paneles solares podría ayudar a la producción en masa
