fbpx

El titani i la perovskita revolucionaran l’energia fotovoltaica

El titani millora les cèl·lules de perovskita

Científics de l’institut rus NUST MISIS i de la Universitat de Roma han descobert que un carbur de titani bidimensional pot millorar el rendiment d’una cèl·lula solar perovskita d’halur quan s’afig en quantitats microscòpiques a través de les diferents capes de cèl·lules.

Un article de científics de la Universitat Nacional de Ciència i Tecnologia de Rússia (NUST MISIS) i de la Universitat Tor Vergata de Roma ha descrit com el MXene, un carbur de titani bidimensional, pot proporcionar un augment de rendiment de fins a un 25% en cèl·lules solars perovskitas.

Els científics van dir que el MXene redueix les pèrdues a mesura que els electrons es mouen entre l’absorbidor i les capes de l’electrode en una cèl·lula. “Descobrim que MXenes, a causa de la seua estructura bidimensional única, pot utilitzar-se per a ajustar les propietats superficials de la perovskita, la qual cosa permet una nova estratègia d’optimització per a aquesta cèl·lula solar de tercera generació”, va dir Aldo di Carlo, professor d’optoelectrònica i nanoelectrónica de la Universitat de Roma.

Els experiments, descrits en el document “Titanium-carbide MXenes for work function and interface engineering in perovskite solar cells”, publicat en Nature Materials, van provar diverses estructures de dispositius diferents que incorporen MXenes en diferents parts de la cèl·lula. Quan els dispositius van ser mesurats contra cel·les de referència sense MXene, el grup va trobar que la configuració més eficient tenia els materials integrats en totes les capes i en la interfície entre elles.

Augment de l’eficiència

“Per a millorar l’eficiència de les cèl·lules solars perovskitas necessitem optimitzar l’estructura del dispositiu i la interfície mestra i les propietats a granel de cadascuna de les capes per a millorar el procés d’extracció de càrrega als elèctrodes”, va dir la investigadora de NUST MISIS, Danila Saranin. “Juntament amb els nostres col·legues italians realitzem una sèrie d’experiments incorporant una quantitat microscòpica de MXenes en la cèl·lula solar perovskita. Com a resultat, aconseguim augmentar l’eficiència dels dispositius en més d’un 25% en comparació amb els prototips originals”.

Els investigadors diuen que ara treballaran a estabilitzar els dispositius de perovskita MXene i augmentar encara més el rendiment. Confien que els dispositius es puguen ampliar per a la seua aplicació comercial. “El principal resultat d’aquest treball és la identificació de canvis en les propietats elèctriques dels semiconductors causats per la introducció de MXenes”, va dir Anna Pazniak, una científica de NUST MISIS que va treballar en l’article d’investigació. “Per tant, aquest nou nanomaterial posseeix un gran potencial per al seu ús en la producció a gran escala.”

 

Ventatges de la Perovskita

  • És més barat i fàcil de produir que el silici, però encara és inestable
  • L’objectiu és usar-lo per a fabricar cel·les solars més barates i eficients

“Es tracta, en realitat, d’una estructura cristal·lina que tenen moltíssims compostos. És un híbrid, orgànic i inorgànic, que fa que absorbisca molt bé la llum i siga un molt bon conductor”, explica Hernán Míguez, el científic argentí del CSIC que lidera el grup de l’Institut e Ciència de Materials de Sevilla centrat en investigar la perovskita per a intentar millorar les seues propietats.

Vore també


En el laboratori

“No és més que una ordenació que prenen alguns minerals en la naturalesa, i el primer que es va descobrir amb aqueixa estructura es va dir així. Però són tots els materials que tenen la fórmula química ABX3. I les perovskitas que han atret l’atenció de la comunitat científica són aquelles que són híbrides, amb ions orgànics i inorgànics, que és el que les fa especials”, detalla el cordovés Gabriel Lozano, científic titular del CSIC i responsable de dispositius emissors de llum en el grup de Materials Òptics Multifuncionals que dirigeix Míguez.”

“El material en si mateix és molt més fàcil de fabricar i barat que el silici perquè el procés és senzill i s’empren materials que no són cars”

Aquesta és la recepta que segueixen en el laboratori per a obtindre una làmina de perovskita: Sobre una prima placa de vidre es mesclen dues sals, normalment iodur de plom i iodur de metilamoni, i es calfa a 100 graus centígrads durant 60 minuts.A més, afig Lozano, és molt tolerant als defectes: “A diferència d’altres materials semiconductors com el silici, que requereixen una estructura perfecta perquè la presència de defectes limita les seues possibilitats de semiconductor, no necessites una qualitat excel·lent”.

Malgrat les limitacions que encara presenta, s’ha convertit en un dels materials més interessants que estan sent investigats en l’actualitat. El Fòrum Econòmic Mundial va incloure a les cel·les fotovoltaiques de perovskita en la seua llista de les 10 tecnologies emergents de 2016. En aquest document, elaborat conjuntament amb la revista científica Scientific American, cada any se seleccionen els avanços més prometedors per a millorar la vida dels ciutadans i transformar els processos industrials.

L’organisme internacional destacava la capacitat d’aquestes cel·les de generar energia neta de forma molt més eficient. I és que l’eficiència de les cel·les solars ha augmentat ràpidament en pocs anys: “La primera cel·la de perovskita que es va fer tenia una eficiència del 3%. Hui dia s’ha superat el 20% i fa cinc anys era inferior al 8%.”


Font: pv-magazine el mundo Foto:  Mariana ProençaUnsplash

Si continues utilitzant aquest lloc aceptes l'ús de cookies. Més informació

Los ajustes de cookies de esta web están configurados para "permitir cookies" y así ofrecerte la mejor experiencia de navegación posible. Si sigues utilizando esta web sin cambiar tus ajustes de cookies o haces clic en "Aceptar" estarás dando tu consentimiento a esto.

Cerrar