Una investigación realizada en la Universidad de Rochester ha demostrado que las perovskitas pueden mejorar la eficiencia energética de los paneles solares hasta en un 250 % gracias al uso de sustratos de metal y dieléctricos.
Las perovskitas son una familia de materiales que presentan una estructura cristalina muy prometedora como reemplazo del silicio en las células solares y los detectores debido a su menor coste y eficiencia similar.
Pero ahora, gracias a una investigación dirigida por Chunlei Guo, profesor de óptica en la Universidad de Rochester, se ha demostrado que la eficiencia de conversión de luz de las perovskitas puede aumentar hasta en un 250 % utilizando sustratos de metal y dieléctricos.
Cambiando la interacción con las perovskitas
Tradicionalmente, las perovskitas se han sintetizado en un laboratorio húmedo y se han aplicado como una película sobre un sustrato de vidrio para su posterior uso en diversas aplicaciones. Sin embargo, Guo ha propuesto un enfoque innovador basado en la física que ha permitido un aumento significativo en la eficiencia de las perovskitas.
Utilizando un sustrato de una capa de metal o capas alternas de metal y material dieléctrico en lugar de vidrio, los investigadores han logrado cambiar por completo la interacción de los electrones dentro de las perovskitas, aumentando significativamente su eficiencia de conversión de luz.
Según Guo, «nadie más ha llegado a esta observación en perovskitas. De repente, podemos poner una plataforma de metal debajo de una perovskita, cambiando por completo la interacción de los electrones dentro de la perovskita. Por lo tanto, usamos un método físico para diseñar esa interacción».
La nueva combinación de perovskita y metal crea «mucha física sorprendente», ya que los metales, aunque son los materiales más simples de la naturaleza, pueden fabricarse para adquirir funciones complejas.
De hecho, el laboratorio de Guo ha sido pionero en una variedad de tecnologías que transforman los metales simples en materiales superhidrofóbicos, superhidrofílicos y de absorción de energía solar, entre otros.
Combinación entre perovskitas y metales
En una célula solar, los fotones de la luz solar deben interactuar con los electrones y excitarlos para que generen una corriente eléctrica. La recombinación de electrones es esencial para detener la corriente eléctrica, por lo que la celda solar debe utilizar materiales que sean débiles para atraer los electrones excitados de regreso a los núcleos atómicos
Los investigadores demostraron que esta recombinación podría evitarse sustancialmente combinando un material de perovskita con una capa de metal o un sustrato de metamaterial que consiste en capas alternas de plata y óxido de aluminio.
Con todo ello, la investigación dirigida por Guo y su equipo ha demostrado que las perovskitas pueden aumentar significativamente su eficiencia de conversión de luz utilizando sustratos de metal y dieléctricos.
Un aumento espectacular de la eficiencia energética
Esta nueva técnica puede ser particularmente útil en la recolección de energía solar en el futuro. Con un aumento del 250 % en la eficiencia de conversión de luz, las perovskitas se presentan como una alternativa muy prometedora y económica al silicio en las células solares.
No obstante, es obligado realizar más investigaciones para comprender completamente la física detrás de la interacción entre las perovskitas y los sustratos de metal y dieléctricos, pero los resultados del estudio de Guo y su equipo ofrecen una forma prometedora de mejorar la eficiencia de las células solares y otros dispositivos electrónicos basados en perovskitas.
Además, este enfoque puede ofrecer una alternativa mucho más económica y sencilla para producir perovskitas de alta calidad, lo que podría tener implicaciones significativas para la energía limpia y renovable.
Fuente | Chem Europe
