Los investigadores dan un gran paso hacia el desarrollo de células fotovoltaica (PV) de próxima generación

Informe sobre células solares de perovskita

Introducción

En un nuevo artículo publicado el 26 de febrero en la revista Nature Energy, un investigador de CU Boulder y sus colaboradores internacionales revelaron un método innovador para fabricar nuevas células solares, conocidas como células de perovskita, un logro crítico para la comercialización de lo que muchos consideran la próxima generación de la tecnología solar.

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante
• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
• ODS 13: Acción por el clima

Descripción del problema

Hoy en día, casi todos los paneles solares están hechos de silicio, y cuentan con una eficiencia del 22%. Esto significa que los paneles de silicio sólo pueden convertir alrededor de una quinta parte de la energía solar en electricidad, porque el material absorbe sólo una proporción limitada de las longitudes de onda de la luz solar. La producción de silicio también es cara y consume mucha energía.

La solución: células solares de perovskita

Introduzca la perovskita. El material semiconductor sintético tiene el potencial de convertir sustancialmente más energía solar que el silicio a un costo de producción más bajo.

Los científicos han estado probando células solares de perovskita apilándolas encima de células de silicio tradicionales para formar células en tándem. La colocación de dos materiales en capas, cada uno de los cuales absorbe una parte diferente del espectro solar, puede aumentar potencialmente la eficiencia de los paneles en más del 50%.

Impacto en los ODS

• ODS 7: Las células solares de perovskita pueden proporcionar una fuente de energía asequible y no contaminante.
• ODS 9: La fabricación de células solares de perovskita implica innovación en la industria solar y puede contribuir a la infraestructura sostenible.
• ODS 13: Al aumentar la eficiencia de las células solares, se reduce la dependencia de combustibles fósiles y se toma acción contra el cambio climático.

Desafío en la fabricación a escala comercial

Pero un desafío importante al fabricarlos a partir de perovskita a escala comercial es el proceso de recubrir el semiconductor sobre las placas de vidrio que son los componentes básicos de los paneles. Actualmente, el proceso de recubrimiento tiene que realizarse en una pequeña caja llena de gas no reactivo, como nitrógeno, para evitar que las perovskitas reaccionen con el oxígeno, lo que disminuye su rendimiento.

Descubrimiento del aditivo DMAFo

McGehee y sus colaboradores partieron para encontrar una manera de evitar esa reacción dañina con el aire. Descubrieron que agregar formiato de dimetilamonio, o DMAFo, a la solución de perovskita antes del recubrimiento podría evitar que los materiales se oxidaran. Este descubrimiento permite que el recubrimiento se realice fuera de la pequeña caja, en el aire ambiente. Los experimentos demostraron que las células de perovskita fabricadas con el aditivo DMAFo pueden alcanzar una eficiencia de casi el 25% por sí solas, comparable al récord actual de eficiencia de las células de perovskita del 26%.

Mejora en la estabilidad de las células

El aditivo también mejoró la estabilidad de las células. Los paneles de silicio comerciales normalmente pueden mantener al menos el 80% de su rendimiento después de 25 años, perdiendo alrededor del 1% de eficiencia por año. Las células de perovskita, sin embargo, son más reactivas y se degradan más rápido en el aire. El nuevo estudio demostró que la célula de perovskita fabricada con DMAFo conservaba el 90% de su eficiencia después de que los investigadores las expusieran a luz LED que imitaba la luz solar durante 700 horas. Por el contrario, las células creadas en el aire sin DMAFo se degradaron rápidamente después de sólo 300 horas.

Objetivo futuro

El objetivo es crear un tándem más eficiente que los paneles de silicio convencionales e igualmente estable durante un período de 25 años.

Conclusiones

Después de una década de investigación en perovskitas, los ingenieros han construido células de perovskita que son tan eficientes como las células de silicio, que se inventaron hace 70 años. Si los tándems funcionan bien, ciertamente tienen el potencial de dominar el mercado y convertirse en la próxima generación de células solares.

Referencias

Cortesía de Yvaine Ye y Universidad de Colorado.

1. Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) abordados en el artículo:

• Objetivo de Desarrollo Sostenible 7: Energía asequible y no contaminante
• Objetivo de Desarrollo Sostenible 9: Industria, innovación e infraestructura
• Objetivo de Desarrollo Sostenible 13: Acción por el clima

2. Metas específicas de los ODS identificadas en el artículo:

• Objetivo de Desarrollo Sostenible 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• Objetivo de Desarrollo Sostenible 9.4: Mejorar la infraestructura tecnológica para proporcionar acceso a internet asequible y confiable en los países en desarrollo
• Objetivo de Desarrollo Sostenible 13.2: Integrar medidas de cambio climático en las políticas, estrategias y planes nacionales

3. Indicadores de los ODS mencionados o implícitos en el artículo:

• Indicador del ODS 7.2: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• Indicador del ODS 9.4: Porcentaje de la población cubierta por una red móvil
• Indicador del ODS 13.2: Número de países que han integrado medidas de cambio climático en sus políticas, estrategias y planes nacionales

4. Tabla de ODS, metas e indicadores:

¡Atención! Este espléndido artículo nace de la fuente del conocimiento, moldeado por una maravillosa tecnología patentada de inteligencia artificial que profundizó en un vasto océano de datos, iluminando el camino hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Recuerda que todos los derechos están reservados por SDG Investors LLC, lo que nos permite defender el progreso juntos.

Fuente: evwind.com

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