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¡La oportunidad para la generación de energía fotovoltaica está aquí! La eficiencia de conversión de las células solares de perovskita ha mejorado enormemente al 25,2%.

Vista: 762020/02/26
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¡La oportunidad para la generación de energía fotovoltaica está aquí! La eficiencia de conversión de las células solares de perovskita ha mejorado enormemente al 25,2%.


Las células fotovoltaicas pueden generar energía del sol y son muy útiles para resolver la crisis ambiental actual. Las células fotovoltaicas de perovskita, que están hechas de semiconductores de perovskita de haluro metálico, han demostrado ser prometedoras recientemente, ya que los investigadores han logrado aumentar drásticamente su eficiencia de conversión de energía de 3.8% a 25.2% en todo momento.


Esta eficiencia significativamente mejorada convierte a la perovskita en un competidor líder en el desarrollo de la próxima generación de tecnología fotovoltaica procesable a baja temperatura. Existen dos prototipos principales de diseño para las células fotovoltaicas de perovskita: la denominada estructura regular (nip) y la estructura invertida (pin). Hasta ahora, la batería con estructura regular ha logrado la mayor eficiencia de conversión de energía, mientras que la batería con estructura invertida ha logrado un mayor tiempo de funcionamiento.

Perovskite photovoltaic cells

Recurso : Celdas fotovoltaicas Perovskita


Los investigadores de la Universidad Tecnológica King Abdullah (KAUST) y la Universidad de Toronto pudieron reducir recientemente la brecha de eficiencia entre las células fotovoltaicas de perovskita observadas previamente (estructuras regulares e invertidas). Su artículo, publicado en la revista Natural Energy, introdujo una nueva estrategia de diseño que les permite fabricar células solares invertidas con una larga vida útil y una eficiencia de conversión de energía del 22,3%.


"Los dispositivos fotovoltaicos de perovskita más eficientes se basan en estructuras convencionales", dijo a TechXplore Xiaoopeng Zheng, investigador que participó en el estudio. "Deben agregar dopantes iónicos al material de transporte del pozo". Los dispositivos fotovoltaicos invertidos ayudan a mejorar la estabilidad operativa de la tecnología. Desafortunadamente, la eficiencia de conversión de energía de la fotovoltaica de perovskita de estructura invertida está muy por detrás de los dispositivos estructurales convencionales (20.9% vs. 25.2%). "


Xiaopeng Zheng dijo que para que la tecnología fotovoltaica perovskita tenga un impacto comercial y ambiental real, los investigadores primero deben asegurarse de liderar el camino en términos de estabilidad operativa y eficiencia de conversión de energía. Desarrolló una estrategia de diseño en colaboración con colegas de KAUST y la Universidad de Toronto para ayudar a lograr este objetivo al mejorar la estructura y las propiedades optoelectrónicas de los materiales de perovskita comúnmente utilizados en la fabricación de dispositivos fotovoltaicos.

Perovskite photovoltaic cells

Recurso : Celdas fotovoltaicas Perovskita


Xiaopeng Zheng y sus colegas agregaron una pequeña cantidad de ligandos de alquilamina de superficie (AAL) con diferentes longitudes de cadena al material de perovskita. Esto les permite cambiar algunas de las características del material, lo que resulta en una mayor eficiencia de conversión de energía que las células solares fotovoltaicas de perovskita, que generalmente se observan con estructuras invertidas.

"Encontramos que durante el procesamiento, solo una pequeña cantidad de alquilamina es suficiente para cambiar las propiedades del material de perovskita, lo cual es ventajoso de las siguientes maneras: (1) promueve la orientación del grano; (ii) suprime la densidad de la trampa; (iii)) Reduzca la recombinación no radiativa (es decir, la pérdida) de los portadores, mejore la movilidad del portador y la longitud de difusión; (iv) inhiba la migración de iones en la perovskita ". Yi Hou, otro investigador involucrado en esta investigación, dígale a TechXplore.


Zheng, Hou y sus colegas mostraron que la película de perovskita de superficie modificada AAL exhibía una orientación (100), y su densidad de estados atrapados se redujo significativamente en comparación con la película no modificada. También proporcionan una mayor movilidad del operador y longitud de difusión, permitiendo que la eficiencia de conversión de energía estable del dispositivo alcance el 22,3%.


"Perovskite PV es una tecnología joven y todavía tienen espacio para mejorar su estabilidad para acercarse a otras tecnologías fotovoltaicas maduras como c-Si y películas delgadas inorgánicas", dijo a TechXplore Ted Sargent, otro investigador involucrado en el estudio. "Utilizamos trazas de alquilaminas como modificadores de grano e interfaz, lo que reduce en gran medida la brecha de eficiencia entre los dispositivos invertidos y convencionales".


Los investigadores encontraron que la célula solar de perovskita fabricada por su método puede funcionar durante más de 1,000 horas en el punto de máxima potencia bajo iluminación simulada AM1.5 sin reducir la eficiencia. En el futuro, introducirán estrategias de diseño que pueden acercar los materiales de perovskita a las duras condiciones requeridas para la comercialización de células solares.


"En la próxima fase de nuestra investigación, buscaremos formas de producir PV de perovskita para construir equipos de gran superficie sin sacrificar el alto rendimiento y la confiabilidad", dijo a TechXplore Osman Bakr, otro investigador involucrado en el estudio.


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