¿Qué tan bajo puede ir una célula solar de perovskita? ¡Muy bajo!

¡Compártelo!

Los éxitos siguen llegando para los interesados ​​en la energía fósil, y lo peor aún está por llegar, ya que la nueva tecnología de células solares de perovskita de bajo costo surge a través de la línea de investigación y desarrollo. El Departamento de Energía de EE. UU. Está ayudando a las cosas. La agencia ha pasado años trazando el rumbo de la nación de regreso a un papel de liderazgo en la industria solar global, y cuentan con perovskitas para llevar la antorcha.

Ganar la carrera mundial de células solares de perovskita … ¡eventualmente!

El Departamento de Energía se subió al tren de perovskita alrededor de 2009 y desde entonces ha estado tramando la dominación mundial sin parar. La agencia incluso mantuvo el impulso durante los cuatro años anteriores, cuando la política oficial de la Casa Blanca favorecía los combustibles fósiles. No tenía elección. El mundo sigue girando sin importar quién ocupe 1600 Pennsylvania Avenue, y los investigadores de todo el mundo están siguiendo la pista de la célula solar perfecta de perovskita.

En un desarrollo reciente, un equipo del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa en Japón está en camino de resolver dos desafíos clave para comercializar la tecnología de perovskita: las células solares de perovskita tienden a marchitarse con la humedad y funcionan de manera menos eficiente a medida que aumenta su tamaño.

El problema de la humedad tiene solución y el equipo de OIST identificó la fuente del problema. Como explica el equipo, los agujeros y defectos a nanoescala son los culpables. Permiten que la humedad y el oxígeno se filtren en la celda solar y el problema empeora a medida que aumenta el tamaño de la celda solar.

Para corregir todo eso, el equipo de OIST decidió duplicar el grosor de la capa que forma el corazón de una célula solar típica de perovskita. Es más fácil decirlo que hacerlo, y puede obtener todos los detalles jugosos sobre cómo lo hicieron en el último número de la revista. Materiales energéticos avanzados.

La versión más corta es que agregaron cloruro de amonio a la mezcla utilizada para hacer crecer la película de perovskita y luego restaron el amoníaco una vez que se completó el proceso.

Aquí está el resumen del equipo de investigación:

“En general, los módulos solares de 5 x 5 cm2 mostraron una eficiencia del 14,55%, frente al 13,06% de los módulos fabricados sin cloruro de amonio, y pudieron trabajar durante 1600 horas, durante dos meses, a más del 80% de esta eficiencia. .

“Los módulos más grandes de 10 x 10 cm2 tuvieron una eficiencia del 10,25% y se mantuvieron en altos niveles de eficiencia durante más de 1100 horas, o casi 46 días”.

El proyecto aún se encuentra en la fase de trabajo de laboratorio, pero el equipo está emocionado de notar que su investigación demostró un logro de vida útil único en su tipo para una célula solar de perovskita.

Los siguientes pasos incluyen cambiar los métodos de fabricación y aumentar el tamaño de la celda solar mientras se mantiene la eficiencia de conversión solar.

Otro camino hacia la energía solar de bajo costo

Otro desarrollo interesante surgido recientemente de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología En Rusia con la ayuda del Universidad de Tor Vergata en Italia.

El equipo modificó su celda solar de perovskita con MXenes, una clase de cerámica bidimensional, para mejorar el rendimiento.

“Las celdas modificadas basadas en MXenes mostraron un rendimiento superior, con una eficiencia de conversión de energía superior al 19% (la referencia demostró el 17%) y una potencia de salida estabilizada mejorada con respecto a los dispositivos de referencia”, informó el equipo.

¡Interesante! No en vano, los MXenes fueron descubiertos en 2011 por un equipo de investigación de la Universidad de Drexel, lo que pronto despertó el interés del Departamento de Energía.

En 2013 Electronia tomó nota del impacto potencial de los MXenes en el campo del almacenamiento de energía, y para 2017, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía también estaba trabajando en el ángulo del almacenamiento de energía. La aplicación de células solares es una novedad para nosotros, así que estad atentos para más información al respecto.

¿Por qué todo el mundo habla de perovskitas?

Buena pregunta. La industria solar global ha viajado a lo largo y ancho de la tecnología basada en silicio, y todavía hay espacio para reducir costos y mejorar la eficiencia de conversión solar.

Sin embargo, el silicio ha sido el material de referencia para las células solares comerciales desde que Bell Labs demostró el primer dispositivo fotovoltaico práctico en 1954. Eso fue hace 67 años. El mercado de masas hace mucho tiempo que se necesita la próxima mejor opción, cuanto más barata, ligera y flexible, mejor. Teniendo en cuenta la urgencia de la acción climática, la capacidad de acelerar el ritmo de fabricación también sería una ventaja.

Ahí es donde entran en juego las perovskitas. Una clase de materiales cristalinos con cualidades ópticas superiores, las perovskitas aparecieron por primera vez en el radar de investigación fotovoltaica alrededor de 2006. Inicialmente tenían una baja eficiencia de conversión solar de solo 3%, pero la tasa de mejora ha sido rápida. , y el Departamento de Energía confía en el potencial de que la curva de aprendizaje siga disparándose hacia arriba.

Las perovskitas se pueden cultivar sintéticamente a un costo relativamente bajo, en comparación con el costo de fabricar silicio. Además, se puede pintar, imprimir o rociar una solución de perovskita sobre una superficie para hacer una celda solar, lo que reduce el costo de fabricación y acelera el ritmo de producción.

El elemento basado en solución también significa que la solución de perovskita se puede aplicar a superficies que son ligeras, flexibles y / o de forma irregular, lo que proporcionaría un rango de aplicación mucho mayor.

Liderazgo de Eyeballs en el campo solar global

Las primeras investigaciones de Bell Labs dieron a EE. UU. Un salto en la industria solar mundial, y EE. UU. Mantuvo una posición de liderazgo durante casi el resto del siglo XX. Sin embargo, eso fue cuando la tecnología de células solares era cara y se limitaba principalmente a aplicaciones espaciales.

Para cuando la tecnología asequible basada en silicio apareció en el mercado masivo, los fabricantes nacionales de células solares no podían competir en el ámbito mundial. La notable excepción que prueba la regla es la de Washington. Primer Solar. La empresa se especializa en capa fina de CdTe (telururo de cadmio) tecnología, que posee una participación pequeña pero significativa del mercado mundial.

Las células solares de película delgada cuestan menos de fabricar que las células solares convencionales, así que combine esa idea con las perovskitas y quizás tenga un modelo ganador para aumentar la producción de células solares en los EE. UU. Eso es en lo que parece estar apostando el Departamento de Energía. La agencia ha puesto en marcha todo un conjunto de iniciativas para acelerar la tendencia de fabricación avanzada y ha estado promoviendo la tecnología de perovskita como la puerta a través de la cual el sector manufacturero de EE. UU. Puede competir.

¿Quién va a limpiar este desastre?

Si todo va según lo planeado, el siguiente problema es qué hacer cuando millones de pies cuadrados de superficies recubiertas de células solares de perovskita lleguen al final de su vida útil. Los problemas del ciclo de vida son de especial preocupación debido al uso de plomo en la fórmula de cultivo de perovskita.

Los recubrimientos que absorben plomo se encuentran entre las medidas que pueden prevenir el riesgo de que el plomo se filtre de una celda solar dañada mientras aún está en uso, pero eso aún deja el problema de manipular el plomo en las celdas solares que se están reciclando.

Un equipo de investigadores con base en el Universidad Hebrea de Jerusalén en Israel ya está en el caso. Su solución es una matriz de nanopartículas de triple capa serigrafiada que enmarca la capa de película de perovskita. La matriz permite que alguien venga y elimine la capa de perovskita sin molestar al resto de la célula solar, que luego podría restaurarse con una nueva capa de perovskita.

Hasta ahora, el equipo ha demostrado que la célula solar renovada funciona tan bien como una nueva. Lo siguiente que debe preguntarse es qué hacer con toda la perovskita gastada. Si tiene alguna idea al respecto, envíenos una nota en el hilo de comentarios.

Mientras tanto, aquí en los EE. UU., El Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía está detrás de otro nuevo desarrollo en la tecnología de células solares de perovskita, así que estad atentos para más información al respecto.

Sigueme en Gorjeo.

Foto (recortada): Célula solar de perovskita cortesía de Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa.

Completa nuestro Encuesta de lectores de 3 minutos!

.
Si ha sido una lectura de tu agrado, puedes compartir este contenido con quien sabes que le va a interesar.

¡Compártelo!

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *