Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y la Universidad del Norte de Illinois (NIU) han desarrollado una técnica para secuestrar el plomo utilizado para fabricar células solares de perovskita, una tecnología fotovoltaica emergente altamente eficiente.
La capa absorbente de luz en una célula solar de perovskita contiene una pequeña cantidad de plomo. La presencia de este material tóxico en la tecnología en desarrollo podría alejar a algunos consumidores cuando las células solares de perovskita estén disponibles comercialmente, dijo Kai Zhu, científico sénior en el Centro de Química y Nanociencia del NREL.
Zhu y otros investigadores de NREL y NIU describieron su solución en un artículo recientemente publicado en Nature , titulado “Secuestro de plomo en el dispositivo para células solares de perovskita“.
“Este es un gran paso en la dirección correcta”, dijo Zhu. Sus coautores son Fei Zhang y Joseph Berry de NREL, Haiying He de la Universidad de Valparaíso y Xun Li y Tao Xu de NIU. Xu fue el investigador principal de NIU.
“La toxicidad del plomo ha sido uno de los desafíos más molestos y de última milla que enfrentan las células solares de perovskita“, dijo Xu. “Nuestro método de secuestro de plomo en el dispositivo representa un ‘cinturón de seguridad’ para esta fascinante tecnología fotovoltaica“.
La eficiencia más alta de una célula solar de perovskita basada en plomo, su capacidad para convertir la luz solar en electricidad, se acerca al 25%. Sin el plomo, esa eficiencia se reduce a la mitad.
Los paneles solares de silicio, la tecnología dominante de la industria, contienen soldadura de plomo, pero ese plomo no es soluble en agua. El plomo utilizado en las perovskitas se puede disolver en agua. Si bien los análisis existentes muestran que esto no es una preocupación importante, los investigadores desarrollaron un método para asegurar que el plomo sea secuestrado si una célula se daña. Cubrieron el frente y la parte posterior de una célula solar de perovskita con dos películas absorbentes de plomo diferentes. Luego, dañaron los dos lados de la celda: cortaron uno con un cuchillo y otro con un martillo.
Luego, los investigadores sumergieron las células dañadas en agua de varios tipos, incluyendo agua pura, agua ácida e incluso agua corriente para simular fuertes lluvias. Descubrieron que estas películas que absorben plomo pueden evitar que más del 96% del plomo se filtre al agua desde las células dañadas.
La adición de las capas de absorción de plomo no afectó el rendimiento de la célula solar, encontraron los investigadores.
La investigación fue financiada por la National Science Foundation y la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU.
NREL es el principal laboratorio nacional del Departamento de Energía de los Estados Unidos para investigación y desarrollo de energía renovable y eficiencia energética. NREL es operado para el Departamento de Energía por The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
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