Agencias\/ Ciudad de M\u00e9xico.- La confiabilidad a largo plazo de las c\u00e9lulas solares de perovskita, una tecnolog\u00eda de energ\u00eda limpia emergente, ha dado un paso adelante con un estudio de la Universidad de Brown.<\/p>\n
Publicado en Science<\/a>, el trabajo demuestra un \u00abpegamento molecular\u00bb que evita que una interfaz clave dentro de las c\u00e9lulas se degrade. El tratamiento aumenta dr\u00e1sticamente la estabilidad y confiabilidad de las c\u00e9lulas a lo largo del tiempo, al mismo tiempo que mejora la eficiencia con la que convierten la luz solar en electricidad.<\/p>\n \u00abHa habido grandes avances en el aumento de la eficiencia de conversi\u00f3n de energ\u00eda de las c\u00e9lulas solares de perovskita\u00bb, dijo en un comunicado <\/a><\/u>Nitin Padture, profesor de ingenier\u00eda en la Universidad de Brown y autor principal de la nueva investigaci\u00f3n.<\/p>\n \u00abPero el \u00faltimo obst\u00e1culo que hay que superar antes de que la tecnolog\u00eda pueda estar ampliamente disponible es la confiabilidad: hacer c\u00e9lulas que mantengan su rendimiento a lo largo del tiempo. Esa es una de las cosas en las que mi grupo de investigaci\u00f3n ha estado trabajando, y nos complace informar de algunos avances importantes\u00bb.<\/p>\n Las perovskitas son una clase de materiales con una estructura at\u00f3mica cristalina particular. Hace poco m\u00e1s de una d\u00e9cada, los investigadores demostraron que las perovskitas son muy buenas para absorber la luz, lo que desencaden\u00f3 una avalancha de nuevas investigaciones sobre las c\u00e9lulas solares de perovskita.<\/p>\n La eficiencia de esas c\u00e9lulas ha aumentado r\u00e1pidamente y ahora rivaliza con la de las c\u00e9lulas de silicio tradicionales. La diferencia es que los absorbentes de luz de perovskita se pueden fabricar casi a temperatura ambiente, mientras que el silicio debe cultivarse a partir de una masa fundida a una temperatura cercana a los 2700 grados Fahrenheit. Las pel\u00edculas de perovskita tambi\u00e9n son unas 400 veces m\u00e1s delgadas que las obleas de silicio. La relativa facilidad de los procesos de fabricaci\u00f3n y el uso de menos material significa que las c\u00e9lulas de perovskita pueden fabricarse potencialmente a una fracci\u00f3n del costo de las c\u00e9lulas de silicio.<\/p>\n Si bien las mejoras de eficiencia en las perovskitas han sido notables, dice Padture, hacer que las c\u00e9lulas sean m\u00e1s estables y confiables sigue siendo un desaf\u00edo. Parte del problema tiene que ver con las capas necesarias para hacer que una c\u00e9lula funcione. Cada celda contiene cinco o m\u00e1s capas distintas, cada una de las cuales realiza una funci\u00f3n diferente en el proceso de generaci\u00f3n de electricidad.<\/p>\n Dado que estas capas est\u00e1n hechas de diferentes materiales, responden de manera diferente a las fuerzas externas. Adem\u00e1s, los cambios de temperatura que ocurren durante el proceso de fabricaci\u00f3n y durante el servicio pueden hacer que algunas capas se expandan o contraigan m\u00e1s que otras. Eso crea tensiones mec\u00e1nicas en las interfaces de las capas que pueden hacer que las capas se desacoplen. Si las interfaces se ven comprometidas, el rendimiento de la celda se desploma.<\/p>\n La m\u00e1s d\u00e9bil de esas interfaces es la que existe entre la pel\u00edcula de perovskita utilizada para absorber la luz y la capa de transporte de electrones, que mantiene la corriente fluyendo a trav\u00e9s de la celda.<\/p>\n \u00abUna cadena es tan fuerte como su eslab\u00f3n m\u00e1s d\u00e9bil, e identificamos esta interfaz como la parte m\u00e1s d\u00e9bil de toda la pila, donde es m\u00e1s probable que falle\u00bb, dijo Padture, quien dirige el Instituto de Innovaci\u00f3n Molecular y Nanoescala en Brown. \u00abSi podemos fortalecer eso, entonces podemos comenzar a realizar mejoras reales en la confiabilidad\u00bb.<\/p>\n Para ello, Padture se bas\u00f3 en su experiencia como cient\u00edfico de materiales, desarrollando recubrimientos cer\u00e1micos avanzados utilizados en motores de aviones y otras aplicaciones de alto rendimiento. \u00c9l y sus colegas comenzaron a experimentar con compuestos conocidos como monocapas autoensambladas o SAM.<\/p>\n Encontraron que una formulaci\u00f3n de SAM con un \u00e1tomo de silicio en un lado y un \u00e1tomo de yodo en el otro, podr\u00eda formar enlaces fuertes tanto con la capa de transporte de elecci\u00f3n (que generalmente est\u00e1 hecha de \u00f3xido de esta\u00f1o) como con la capa absorbente de luz de perovskita. El equipo esperaba que los enlaces formados por estas mol\u00e9culas pudieran fortalecer la interfaz de capas. Y ten\u00edan raz\u00f3n.<\/p>\n \u00abCuando presentamos los SAM a la interfaz, descubrimos que aumenta la resistencia a la fractura de la interfaz en aproximadamente un 50%, lo que significa que las grietas que se forman en la interfaz tienden a no propagarse muy lejos\u00bb, dijo Padture. \u00abAs\u00ed que, en efecto, los SAM se convierten en una especie de pegamento molecular que mantiene unidas las dos capas\u00bb.<\/p>\n Las pruebas de la funci\u00f3n de las c\u00e9lulas solares mostraron que las SAM aumentaron dr\u00e1sticamente la vida funcional de las c\u00e9lulas de perovskita. Las c\u00e9lulas no SAM preparadas para el estudio retuvieron el 80% de su eficiencia inicial durante alrededor de 700 horas de pruebas de laboratorio. Mientras tanto, las c\u00e9lulas SAM todav\u00eda se estaban fortaleciendo despu\u00e9s de 1,330 horas de pruebas. Con base en estos experimentos, los investigadores proyectan que la vida \u00fatil de la eficiencia retenida al 80% ser\u00e1 de aproximadamente 4,000 horas.<\/p>\n A research team from Brown has made a major step toward improving the long-term reliability of perovskite solar cells, an emerging clean energy technology. https:\/\/t.co\/lviVidGbNM<\/a><\/p>\n — Brown University (@BrownUniversity) May 6, 2021<\/a><\/p><\/blockquote>\n\n