Una nueva investigación de ingenieros y químicos de Northwestern podría acercar al mundo a lograr que la energía solar sea más confiable, eficiente y asequible, y acercar la energía renovable un paso más a convertirse en la opción preferida por los hogares y las empresas de todo el mundo.
Los científicos del laboratorio del profesor Ted Sargent han desarrollado un nuevo método para mejorar la estabilidad y la eficiencia de las células solares de perovskita (PSC), una alternativa prometedora a los paneles solares de silicio tradicionales. Al abordar un obstáculo importante de la tecnología (la escasa durabilidad), la innovación del equipo podría ayudar a que estas células solares de próxima generación pasen de ser prototipos de laboratorio a una realidad comercial.
En el centro del estudio se encuentra un proceso llamado funcionalización de la superficie, que utiliza un compuesto químico llamado yoduro de ácido valérico de 5-amonio (5-AVAI) para permitir el crecimiento uniforme del óxido de aluminio (Al?O?) a través de la deposición de capas atómicas. Este proceso crea una barrera robusta que suprime la migración de haluro (un factor clave en la inestabilidad de las PSC) en más de un orden de magnitud.
Utilizando este método, los investigadores probaron las células solares y descubrieron que conservaban el 90 por ciento de su eficiencia de conversión de energía (PCE) inicial después de 1000 horas de funcionamiento continuo a 55 grados Celsius bajo plena luz solar, en comparación con menos de 200 horas sin la capa de barrera. Este avance aborda una barrera crítica que ha limitado la comercialización de la tecnología solar de perovskita.
En el sentido de las agujas del reloj, desde la parte superior izquierda: Ted Sargent, Bin Chen, Deokjae Choi, Donghoon Shin
En el sentido de las agujas del reloj, desde la parte superior izquierda: Ted Sargent, Bin Chen, Deokjae Choi, Donghoon Shin
“Estamos trabajando diligentemente en las células solares de perovskita porque tienen el potencial de lograr una mayor eficiencia de conversión de energía solar en comparación con las tecnologías del mercado existentes, especialmente cuando se combinan con paneles de silicio tradicionales para mejorar la eficiencia del silicio y reducir significativamente el costo de la electricidad solar”, dijo Bin Chen, autor principal del estudio y profesor asociado de investigación de química en el Weinberg College of Arts and Sciences y miembro afiliado del cuerpo docente del Paula M. Trienens Institute for Sustainability and Energy. “Sin embargo, la comercialización de dispositivos de perovskita se ha visto limitada por problemas como la migración de haluros, que afecta su estabilidad y vida útil. Nuestra innovación proporciona una solución a este desafío al mejorar la confiabilidad de las células solares de perovskita. Al superar estas barreras técnicas, estamos abriendo la puerta a una nueva generación de células solares confiables y de alta eficiencia que pueden acelerar la adopción de energía renovable a nivel mundial”.
El trabajo del equipo se detalla en el artículo “La perovskita funcionalizada con carboxilo permite el crecimiento de una barrera de migración de iones compacta y uniforme mediante ALD”, publicado el 9 de enero en la revista académica Joule. Sargent, profesor de química Lynn Hopton Davis y Greg Davis en el Weinberg College of Arts and Sciences y profesor de ingeniería eléctrica e informática en Northwestern Engineering, es autor correspondiente del artículo y dirige el Instituto Trienens. El trabajo es parte de los seis pilares de la descarbonización del Instituto bajo el pilar “Generar”, del cual Chen es el líder de implementación.
