En el mundo de la tecnología solar, los científicos de Penn State han desarrollado un método innovador y económico para crear dispositivos solares bioinspirados que podrían mejorar el rendimiento de la tecnología solar de próxima generación.
Estos avances se basan en la perovskita, un material de células solares con una estructura cristalina única que tiene una excelente capacidad para absorber la luz visible.
La clave de este avance radica en la combinación de las células solares de perovskita con una versión sintetizada de biomoléculas de lípidos naturales.
Estas biomoléculas, similares a las que componen las membranas celulares en organismos vivos, forman una capa similar a una membrana alrededor de la perovskita. Esta capa protectora mejora la estabilidad y eficiencia de las células solares al protegerlas de la degradación inducida por la humedad.
Células solares de perovskita resistentes a la humedad
Que los paneles solares compuestos de células de perovskita son el futuro del sector es algo en lo que la mayor parte de la industria está de acuerdo. Sin embargo, tal y como ocurre con las baterías de estado sólido en la industria automotriz, la prometedora tecnología debe aún solventar algún inconveniente.
En el caso de las células solares de perovskita, este es principalmente la tendencia a la degradación bajo condiciones de humedad, algo que sin duda supone un gran problema para un panel solar en condiciones reales de funcionamiento.
El avance en las células solares de perovskita realizado por los científicos de la Universidad Penn State ofrece una solución innovadora para mejorar la eficiencia y estabilidad de las células solares, al tiempo que demuestra cómo la naturaleza puede inspirar avances tecnológicos en el campo de la energía solar.
El nuevo método utiliza las biomoléculas para formar una capa nano-delgada alrededor de la perovskita, protegiéndola de los elementos y mejorando su vida útil. Este enfoque resulta más económico y sencillo que los métodos convencionales utilizados en las células solares de silicio.
Además, mantiene buenas propiedades eléctricas, lo que permite la fabricación de dispositivos más grandes sin comprometer la eficiencia ni la conversión de luz solar en electricidad.
Yuchen Hou, investigador del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Penn State, explica que «las moléculas de lípidos son naturalmente resistentes a la humedad y no pueden disolverse en agua». Este enfoque bioinspirado aprovecha una función evolucionada durante millones de años en la naturaleza y la aplica en dispositivos artificiales.
El impacto de este avance es significativo. Luyao Zheng, coautor del estudio, afirma que «estamos tratando de resolver dos problemas importantes en el campo de las células solares de perovskita: la eficiencia y la estabilidad».
El nuevo enfoque permite crear módulos solares de gran tamaño con uniformidad y eficiencia excepcionales, lo que lo convierte en una herramienta valiosa para la tecnología solar del futuro.
Eficiencia constante de más del 19 %
El proceso de fabricación involucra una técnica química húmeda en la que los precursores se mezclan en una solución y luego se solidifican en películas delgadas.
La adición de biomoléculas crea una emulsión en los precursores líquidos de perovskita, formando una capa delgada alrededor de la perovskita, que además mejora las propiedades electrónicas del material y disminuye los defectos de superficie que limitan la eficiencia.
El equipo de investigación ha llevado a cabo pruebas de campo en Pensilvania durante varios meses, afrontando condiciones climáticas naturales que incluyen nieve y humedad.
Los resultados son alentadores, ya que los dispositivos mostraron una eficiencia constante superior al 19 % durante más de 116 días de uso continuo. Esto se compara con la eficiencia de las células solares de silicio comerciales, que suele estar entre el 15 % y el 23 %.
El proceso también es un buen candidato para la comercialización. La adición de biomoléculas no aumentaría significativamente los costes de fabricación, ya que se requiere una pequeña cantidad de material y es económico. Además, estas biomoléculas son respetuosas con el medio ambiente y se descomponen de manera natural.
Fuente | Penn State University
