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(Noticias de Nanowerk) Un grupo de químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas en Lituania, autores de numerosas innovaciones revolucionarias en el campo de la energía solar, propusieron otra solución para aumentar la estabilidad y el rendimiento de los elementos solares de perovskita. Sintetizaron una nueva clase de materiales reticulables a base de carbazol que son resistentes a diversas influencias ambientales, incluidos los disolventes fuertes utilizados en la fabricación de células solares.
Cuando se aplicaron como capas de transporte de agujeros, los nuevos materiales desarrollados en los laboratorios de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU) ayudaron en el primer intento de alcanzar la eficiencia del 16,9 % de las células de perovskita de arquitectura invertida. Se espera que logre una mayor eficiencia a medida que se optimiza.
Nuevos materiales polimerizados térmicamente para ofrecer resistencia
Las células solares híbridas de perovskita orgánico-inorgánicas han atraído la atención mundial como una alternativa competitiva a las tecnologías solares tradicionales basadas en silicio. Son más baratos, más flexibles y tienen una mayor eficiencia de conversión de energía.
Científicos de todo el mundo están trabajando para resolver desafíos relacionados con la mejora de la estabilidad y otras propiedades de los dispositivos solares de perovskita. Estas células solares apiladas de nueva generación pueden tener dos estructuras arquitectónicas: estructuras regulares (nip) e invertidas (pin). En este último, los materiales de transporte de agujeros se depositan debajo de la capa absorbente de perovskita.
«Aunque las células pin tienen numerosas ventajas en comparación con las células solares de perovskita de la arquitectura normal, tienen serias deficiencias. Por ejemplo, los compuestos que transportan huecos deberían ser capaces de resistir los disolventes polares fuertes que se utilizan para formar la capa de perovskita que absorbe la luz en la parte superior”, explica el profesor Vytautas Getautis, líder de investigación de la Facultad de Tecnología Química de la KTU.
Para resolver este problema, los polímeros se utilizan a menudo como materiales de transporte de orificios en las arquitecturas de pasadores. Sin embargo, no es fácil formar una capa de polímero debido a problemas de solubilidad; además, es difícil controlar la repetición de reacciones y sintetizar la misma estructura. Para resolver este problema, los investigadores de KTU fabricaron una capa de transporte de agujeros a partir de moléculas a base de carbazol, que luego se polimerizaron térmicamente in situ para lograr un efecto de reticulación.
“El polímero reticulado tiene una estructura tridimensional. Es altamente resistente a diversas influencias, incluidos los solventes fuertes utilizados mientras forma una capa de perovskita que absorbe la luz. Hemos utilizado varios grupos de moléculas y desarrollado materiales que, si bien se utilizan como una capa de transporte de agujeros, pueden mejorar la eficiencia de una célula solar de perovskita invertida a casi un 17 por ciento», dice el estudiante de doctorado Šarūnė Daškevičiūtė-Gegužienė, quien sintetizó estos compuestos.
La invención descrita anteriormente se presentó como un artículo de portada en comunicación química («Materiales de transporte de orificios reticulables a base de carbazol para células solares de perovskita»).
Desarrollo de una célula solar en tándem sin precedentes
El grupo de investigación dirigido por el Prof. Getautis ha desarrollado numerosos inventos innovadores destinados a mejorar la eficiencia de las células solares. Entre ellos se encuentran compuestos sintetizados que se autoensamblan en una capa delgada como una molécula que actúa como un material transportador de agujeros. El tándem solar de perovskita de silicio producido a partir de esto logró una eficiencia de más del 29 por ciento. Según el Prof. Geautis, esta última combinación en tándem pronto se convertirá en la alternativa comercialmente disponible a las células solares basadas en silicio, más eficiente y económica.
“Nuestra área de investigación tiene como objetivo mejorar las tecnologías de dispositivos solares de perovskita existentes y en esta área hemos logrado los mejores resultados con la tecnología de monocapa de autoensamblaje. Sin embargo, la ciencia a menudo se desarrolla en varias direcciones, ya que necesitamos encontrar formas de hacer el mejor uso de la energía solar”, dice el profesor Geautis.
Aunque las células de perovskita son una novedad frente a las tecnologías solares basadas en silicio, existen varias empresas que ya han comercializado diversos productos basados en tecnología de perovskita. Estos incluyen elementos interiores semitransparentes flexibles, dispositivos electrónicos portátiles para el control de la población de vida silvestre y varias soluciones arquitectónicas. Y eso es sólo el comienzo.
Según el Prof. Geautis, la energía solar tiene el mayor potencial de todas las energías renovables y es la menos utilizada. Sin embargo, gracias a nuevas investigaciones, este campo se está desarrollando exponencialmente. Se estima que para 2050 alrededor de la mitad de la electricidad consumida en la tierra se generará a partir de energía solar.
“La energía solar es absolutamente ecológica: no contamina y los parques solares instalados no requieren mucho mantenimiento. Con los acontecimientos actuales y la crisis energética, cada vez más personas están interesadas en instalar plantas de energía solar en sus hogares o en poseer una participación en un parque solar. Es un futuro de energía”, está convencido el Prof. Getrautis.
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