Ingenieros de Purdue University hacen que las perovskitas de haluro, un material prometedor para el sector de la energía solar, sea lo suficientemente estable para su uso en celdas solares
Los materiales blandos y flexibles llamados perovskitas de haluro podrían hacer que las células solares sean más eficientes a un costo significativamente menor, pero son demasiado inestables para usar.
Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Purdue, en Indiana, Estados Unidos, ha encontrado una manera de hacer que las perovskitas de haluro sean lo suficientemente estables al inhibir el movimiento de iones que las degrada rápidamente, desbloqueando de esa manera, su uso para paneles solares y dispositivos electrónicos.
El descubrimiento también significa que las perovskitas de haluro pueden apilarse juntas para formar heteroestructuras que permitirían a un dispositivo realizar más funciones.
Los resultados fueron publicados en la revista Nature el miércoles (29 de abril). Otras universidades colaboraron en la investigación, tales como: Shanghai Tech University, Massachusetts Institute of Technology (MIT, por su sigla en inglés), University of California, Berkeley, y el Lawrence Berkeley National Laboratory del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE).
La perovskita más eficiente que las celdas solares de silicio
Los investigadores ya han visto que las células solares hechas de perovskitas en el laboratorio funcionan tan bien como las células solares fabricadas a partir de silicio. Las perovskitas tienen el potencial de ser aún más eficientes que el silicio porque se desperdicia menos energía al convertir la energía solar en electricidad.
Y debido a que las perovskitas pueden procesarse desde una solución en una película delgada, como la tinta impresa en papel, podrían producirse de manera más económica en mayores cantidades en comparación con el silicio.
“Han pasado 60 años de un esfuerzo concertado para hacer mejores dispositivos de silicio. En cuanto a perovskita, puede haber pasado solo 10 años de esfuerzo concertado y ya son tan buenas como el silicio, pero no duran”, dijo Letian Dou (masa de lah-TEEN), profesor asistente de ingeniería química en Purdue.
Una perovskita está compuesta de componentes que un ingeniero puede reemplazar individualmente a escala nanométrica para ajustar las propiedades del material. La inclusión de múltiples perovskitas en una célula solar o circuito integrado permitiría al dispositivo realizar diferentes funciones, pero las perovskitas son demasiado inestables para apilarse.
La molécula bitiofeniletilamonio para estabilizar a la perovskita
El equipo de Dou descubrió que simplemente agregar una molécula voluminosa rígida, llamada bitiofeniletilamonio, a la superficie de una perovskita estabiliza el movimiento de los iones, evitando que los enlaces químicos se rompan fácilmente. Los investigadores también demostraron que al agregar esta molécula hace que una perovskita sea lo suficientemente estable como para formar uniones atómicas limpias con otras perovskitas, lo que les permite apilarse e integrarse.
“Si un ingeniero quisiera combinar las mejores partes de la perovskita A con las mejores partes de la perovskita B, eso normalmente no puede suceder porque las perovskitas simplemente se mezclarían”, dijo Brett Savoie (SAHV-oy), profesor asistente de Purdue de ingeniería química, que realizó simulaciones explicando lo que revelaron los experimentos a nivel químico.
“En este caso, realmente puedes obtener lo mejor de A y B en un solo material. Eso es completamente inaudito”, explico Brett Savoie.
La molécula voluminosa permite que una perovskita se mantenga estable incluso cuando se calienta a 100 grados centígrados. Las células solares y los dispositivos electrónicos requieren temperaturas elevadas de 50-80 grados Celsius para funcionar.
Estos hallazgos también significan que podría ser posible incorporar perovskitas en chips de computadora, dijeron los investigadores. Pequeños interruptores en chips de computadora, llamados transistores, dependen de pequeñas uniones para controlar la corriente eléctrica. Un patrón de perovskitas podría permitir que el chip realice más funciones que con un solo material.
Para más detalles visite: Purdue University
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