La mayor eficiencia energética conseguida en células solares flexibles mediante una nueva técnica de fabricación. – Investigador Científico
Las células solares flexibles tienen muchas aplicaciones potenciales en la industria aeroespacial y en la electrónica flexible, pero la 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 hechas de perovskita, una clase de compuestos con una estructura cristalina específica que facilita la conversión de la energía solar en electricidad.
Las actuales células solares de perovskita flexible (FPSC) sufren de una menor eficiencia de conversión de energía que las células solares de perovskita rígida debido a las características blandas y no homogéneas del material base flexible, hecho de tereftalato de polietileno (PET), sobre el que se construyen las películas de perovskita de las FPSC. . Las FPSC también tienen una menor durabilidad que las células solares rígidas que utilizan vidrio como sustrato base. Los poros de los sustratos flexibles de las células solares permiten que el agua y el oxígeno invadan los materiales de perovskita, provocando su degradación.
Para abordar estos problemas con la tecnología FPSC actual, un equipo de científicos de materiales del Laboratorio Estatal Clave de Operación y Control de Sistemas de Energía de la Universidad de Tsinghua y el Centro para la Excelencia en Nanociencia del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología en Beijing, China, han desarrollado un nueva técnica de fabricación que aumenta la eficiencia de los FPSC, allanando el camino para el uso de la tecnología a una escala mucho mayor.
«Aumentar la eficiencia de conversión de energía de los FPSC es crucial por varias razones: una mayor eficiencia… hace que los FPSC sean más competitivos con otras tecnologías de células solares, reduce el costo por vatio de electricidad generada… y los recursos necesarios para producir la misma cantidad de energía eléctrica y aumentar la gama de aplicaciones donde los FPSC se pueden usar en la práctica, incluida la electrónica aeroespacial y flexible donde el espacio y el peso son muy importantes», dijo Chenyi Yi, profesor asociado del Laboratorio Estatal Clave de Operación y Control de Sistemas de Energía en Universidad de Tsinghua y autor principal del artículo.
Específicamente, el equipo desarrolló un nuevo método de deposición por baño químico (CBD) para depositar óxido de estaño (SnO2) sobre un sustrato flexible sin requerir ácido fuerte, al que muchos sustratos flexibles son sensibles. La nueva técnica permitió a los investigadores tener más control sobre el crecimiento de óxido de estaño en el sustrato flexible. El óxido de estaño sirve como capa de transporte de electrones en FPSC, lo cual es fundamental para la eficiencia de la conversión de energía.
«Este método de CBD es diferente de investigaciones anteriores que utilizan SnSO4 sulfato de estaño en lugar de SnCl2 cloruro de estaño como precursor de estaño para la deposición de SnO2hace que el nuevo método… sea compatible con sustratos flexibles sensibles a los ácidos», afirmó Yi.
Es importante destacar que el nuevo método de fabricación también aborda algunos de los problemas de durabilidad de las FPSC. “El SO residual42- sulfato restante después del SnSO4basado en CBD también beneficia la estabilidad de los PSC debido a la fuerte coordinación entre el Pb2+ plomo de perovskita y SO42- de SnO2. Como resultado, podemos fabricar SnO de mayor calidad.2 para lograr FPSC más eficientes y estables”, dijo Yi.
El equipo logró un nuevo punto de referencia para la mayor eficiencia de conversión de energía para FPSC con un 25,09 % y obtuvo la certificación con un 24,90 %. La durabilidad del SnSO4La tecnología basada en células solares flexibles también se ha demostrado mediante células que conservan el 90% de su eficiencia de conversión de energía después de haberlas doblado 10.000 veces. SnSO4Las células solares flexibles basadas en SnCl también mostraron una estabilidad mejorada a alta temperatura en comparación con SnCl.2Células solares flexibles basadas en.
El nuevo método de fabricación desarrollado por el equipo de investigación produjo resultados reproducibles y permite a los fabricantes reutilizar el baño químico, lo que aumenta la practicidad de la producción escalable de FPSC. «El objetivo final es hacer la transición de estos FPSC de alta eficiencia de la escala de laboratorio a la producción industrial, permitiendo una aplicación comercial generalizada de esta tecnología en diversos campos, desde tecnología portátil, electrónica portátil y fuentes de energía aeroespaciales hasta soluciones de energía renovable a gran escala», dijo Yi. dicho.
Otros contribuyentes incluyen a Ningyu Ren, Liguo Tan, Minghao Li, Junjie Zhou, Yiran Ye y Boxin Jiao del Laboratorio Estatal Clave de Operación y Control de Sistemas de Energía en el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Tsinghua en Beijing, China; y Liming Ding del Centro para la Excelencia en Nanociencia (CAS) del Laboratorio Clave de Nanosistemas y Fabricación Jerárquica (CAS) del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología en Beijing, China.
CRÉDITO DE LA IMAGEN: iEnergy, Tsinghua University Press.
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