Células solares flexibles con la mayor eficiencia energética gracias a una nueva técnica de fabricación
Las células solares flexibles tienen muchas aplicaciones potenciales en el sector aeroespacial y la electrónica flexible, pero su baja eficiencia de conversión de energía ha limitado su uso práctico. Un nuevo método de fabricación ha aumentado la eficiencia energética de las células solares flexibles fabricadas con perovskita, una clase de compuestos con una estructura cristalina específica que facilita la conversión de la energía solar en electricidad.
El SnSO4 se utiliza como precursor del óxido de estaño (SnO2) depositado como capa de transporte de electrones de las FPSC. Un nuevo método de fabricación CBD permite un mayor control sobre el crecimiento de SnO2, mejorando la eficiencia global de conversión de potencia de la célula solar y aumentando la viabilidad de la tecnología de células solares flexibles.
iEnergy, Tsinghua University Press
Las actuales células solares flexibles de perovskita (FPSC) presentan una eficiencia de conversión de potencia inferior a la de las células solares rígidas de perovskita debido a las características blandas y poco homogéneas del material base flexible, de tereftalato de polietileno (PET), sobre el que se construyen las películas de perovskita de las FPSC. Las FPSC también tienen menor durabilidad que las células solares rígidas que utilizan vidrio como sustrato base. Los poros de los sustratos de las células solares flexibles permiten que el agua y el oxígeno invadan los materiales de perovskita, lo que provoca su degradación.
Para resolver estos problemas, un equipo de científicos especializados en materiales del Laboratorio Estatal Clave de Operación y Control de Sistemas Eléctricos de la Universidad Tsinghua y del Centro de Excelencia en Nanociencia del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología de Pekín (China) ha desarrollado una nueva técnica de fabricación que aumenta la eficiencia de las FPSC y allana el camino para su uso a gran escala.
"Aumentar la eficiencia de conversión de energía de las FPSC es crucial por varias razones: una mayor eficiencia... hace que las FPSC sean más competitivas frente a otras tecnologías de células solares, disminuye el coste por vatio de electricidad generada... y los recursos necesarios para producir la misma cantidad de energía eléctrica y aumenta la gama de aplicaciones en las que las FPSC pueden utilizarse de forma práctica, entre ellas la aeroespacial y la electrónica flexible, donde el espacio y el peso son escasos", afirma Chenyi Yi, profesor asociado del Laboratorio Estatal Clave de Operación y Control de Sistemas Eléctricos de la Universidad Tsinghua y autor principal del artículo.
En concreto, el equipo desarrolló un nuevo método de deposición química en baño (CBD) para depositar óxido de estaño (SnO2) sobre un sustrato flexible sin necesidad de un ácido fuerte, al que son sensibles muchos sustratos flexibles. La nueva técnica permitió a los investigadores controlar mejor el crecimiento del óxido de estaño sobre el sustrato flexible. El óxido de estaño sirve como capa de transporte de electrones en el FPSC, lo que es fundamental para la eficiencia de la conversión de energía.
"Este método de CBD difiere de investigaciones anteriores en que utiliza sulfato de estaño SnSO4 en lugar de cloruro de estaño SnCl2 como precursor del estaño para depositar SnO2, lo que hace que el nuevo método sea compatible con sustratos flexibles sensibles a los ácidos", afirma Yi.
Y lo que es más importante, el nuevo método de fabricación también resuelve algunos de los problemas de durabilidad de los FPSC. "El sulfato de SO42- residual que queda tras el CBD basado en SnSO4 favorece además la estabilidad de los PSC debido a la fuerte coordinación entre el plomo Pb2+ de la perovskita y el SO42- del SnO2. Como resultado, podemos fabricar SnO2 de mayor calidad para conseguir FPSC más eficientes y estables", afirma Yi.
El equipo alcanzó un nuevo hito en la eficiencia de conversión de potencia de los FPSC, con un 25,09%, y se certificó con un 24,90%. La durabilidad de las células solares flexibles basadas en SnSO4 también quedó demostrada por el hecho de que las células mantuvieron el 90% de su eficiencia de conversión de potencia después de doblarlas 10.000 veces. Las células solares flexibles basadas en SnSO4 también mostraron una mayor estabilidad a altas temperaturas en comparación con las células solares flexibles basadas en SnCl2.
El nuevo método de fabricación desarrollado por el equipo de investigación produjo resultados reproducibles y permite a los fabricantes reutilizar el baño químico, aumentando la viabilidad de la producción escalable de FPSC. "El objetivo final es que estas FPSC de alta eficiencia pasen de la escala de laboratorio a la producción industrial, lo que permitirá una aplicación comercial generalizada de esta tecnología en diversos campos, desde la tecnología vestible, la electrónica portátil y las fuentes de energía aeroespaciales hasta las soluciones de energía renovable a gran escala", afirma Yi.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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