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La integración de perovskitas con semiconductores basados en silicio proporciona células solares más eficientes y rentables con mayor estabilidad y longevidad.
![Las células solares de perovskita como estas, fabricadas por el grupo de Xiwen Gong, podrían hacer que la energía solar sea más barata y más respetuosa con el medio ambiente, pero se descomponen más rápido que el silicio. En un estudio publicado en la revista Matter, el equipo descubrió cómo prolongar la vida útil de la película de perovskita negra. Crédito de la imagen: Zhengtao Hu, Gong Lab, Universidad de Michigan.](https://www.electronicsforu.com/wp-contents/uploads/2024/01/bulky-additives-could-500x331.jpg)
Cuando las perovskitas se fusionan con los semiconductores basados en silicio comúnmente utilizados en los paneles solares modernos, pueden formar células solares «en tándem». Estas células podrían superar la eficiencia teórica máxima de las células solares de silicio convencionales.
Una investigación de la Universidad de Michigan ha descubierto métodos para prevenir la rápida degradación de los semiconductores de perovskita, lo que podría allanar el camino para la creación de células solares que podrían ser entre dos y cuatro veces más baratas que los actuales paneles solares de película delgada.
La producción de perovskitas a temperaturas más bajas ofrece beneficios económicos y ambientales. Sin embargo, debido a que son susceptibles a la degradación por el calor, la humedad y el aire, su vida útil se acorta, lo que actualmente los hace no competitivos para el uso comercial de paneles solares. La investigación sugiere que el uso de moléculas voluminosas que «calman defectos» mejora significativamente la estabilidad y la vida útil de las perovskitas, haciéndolas potencialmente más adecuadas para aplicaciones de energía solar.
Los ingenieros han descubierto que la incorporación de moléculas calmantes de defectos en las perovskitas puede bloquearlas en sitios de plomo coordinados, evitando más defectos a altas temperaturas. Sin embargo, aún no se comprende completamente la influencia específica de cada tipo de molécula en la durabilidad de las células de perovskita.
El equipo experimentó con tres aditivos de diferentes formas y tamaños y los mezcló en películas de cristal de perovskita que absorben la luz y generan electricidad. Estos aditivos tenían una composición química similar, pero diferían principalmente en tamaño, peso y disposición. La investigación se centró en cómo estos aditivos interactuaban con la perovskita e influían en la formación de defectos de la película. Descubrieron que las moléculas más grandes pueden adherirse a la perovskita de manera más efectiva y prevenir defectos debido a más sitios de unión. Sin embargo, también se observó que los aditivos más eficaces tenían importantes requisitos de masa y espacio, ya que las moléculas más delgadas daban como resultado granos de perovskita más pequeños y más límites de grano, lo que aumentaba la probabilidad de defectos.
Calentar las películas de perovskita a más de 200 grados Celsius demostró que los aditivos voluminosos les permitían conservar su color negro pizarra y desarrollar menos defectos estructurales.
Referencia: Hongki Kim et al., Diseño molecular de pasivadores defectuosos para películas de perovskita de halogenuros metálicos térmicamente estables, Objeto (2024). DOI: 10.1016/j.matt.2023.12.003
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