Por World energy trade – 16 de abril de 2024
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Se trata de la célula solar en tándem de triple unión de perovskita y silicio con mejor rendimiento desarrollado hasta la fecha y podría alcanzar una eficiencia superior al 50%, lo que ofrece grandes posibilidades para diversas aplicaciones de aprovechamiento de la energía solar, especialmente en situaciones de espacio limitado.
Las células solares pueden fabricarse en más de dos capas y ensamblarse para formar células solares multiunión que aumenten la eficiencia. Cada capa está hecha de materiales fotovoltaicos diferentes y absorbe la energía solar dentro de un rango distinto.
Sin embargo, las tecnologías actuales de células solares multiunión plantean muchos problemas, como la pérdida de energía que provoca un bajo voltaje y la inestabilidad del dispositivo durante su funcionamiento.
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Supera el rendimiento de otras células
Para superar estos problemas, la profesora adjunta Hou Yi dirigió un equipo de científicos de la Facultad de Diseño e Ingeniería (CDE) de la NUS y del Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur (SERIS) para demostrar, por primera vez, la integración con éxito del cianato en una célula solar de perovskita para desarrollar una célula solar en tándem de triple unión perovskita/Si de vanguardia que supera el rendimiento de otras células solares multiunión similares.
El equipo de científicos diseñó una nueva estructura de perovskita integrada en cianato que es estable y eficiente desde el punto de vista energético.
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«Sorprendentemente, tras 15 años de investigación en el campo de las células solares basadas en perovskitas, este trabajo constituye la primera prueba experimental de la inclusión de cianato en perovskitaspara aumentar la estabilidad de su estructura y mejorar la eficiencia de conversión de potencia», declaró la profesora Hou.
Las interacciones entre los componentes de la estructura de la perovskita determinan el rango de energía que puede alcanzar. Ajustar la proporción de estos componentes o encontrar un sustituto directo puede ayudar a modificar el rango energético de la perovskita.
Sin embargo, las investigaciones anteriores aún no han dado con una receta de perovskita con un rango energético ultraamplio y una alta eficiencia.
En su estudio, el equipo de la NUS experimentó con cianato, un nuevo pseudohaluro, como sustituto del bromuro, un ion del grupo de los haluros que se utiliza habitualmente en las perovskitas.
El Dr. Liu Shunchang, investigador del equipo del profesor Hou, empleó varios métodos analíticos para confirmar la integración con éxito del cianato en la estructura de la perovskita y fabricó una célula solar de perovskita integrada con cianato.
Un análisis más detallado de la estructura atómica de la nueva perovskita proporcionó, por primera vez, pruebas experimentales de que la incorporación del cianato ayudaba a estabilizar su estructura y a formar interacciones clave dentro de la perovskita, demostrando que es un sustituto viable de los haluros en las células solares basadas en perovskita.
Al evaluar el rendimiento, los investigadores descubrieron que las células solares de perovskita incorporadas con cianato pueden alcanzar un voltaje superior, de 1,422 voltios, frente a los 1,357 voltios de las células solares de perovskita convencionales.
Los investigadores también probaron la célula solar de perovskita de nueva ingeniería haciéndola funcionar a máxima potencia durante 300 horas en condiciones controladas. Tras el periodo de prueba, la célula solar se mantuvo estable y funcionó por encima del 96% de su capacidad.
Animado por el rendimiento de las células solares de perovskita integradas con cianato, el equipo de la NUS llevó su descubrimiento al siguiente nivel, utilizándolo para ensamblar una célula solar en tándem de triple unión de perovskita y silicio.
Los investigadores apilaron una célula solar de perovskita y otra de silicio para crear una semicélula de doble unión, lo que proporcionó una base ideal para fijar la célula solar de perovskita integrada en cianato.
Una vez ensamblada, los investigadores demostraron que, a pesar de la complejidad de la estructura de la célula solar en tándem de triple unión de perovskita y silicio, se mantenía estable y alcanzaba una eficiencia certificada récord mundial del 27,1% por un laboratorio independiente acreditado de calibración fotovoltaica.
«Estos avances ofrecen una visión innovadora para mitigar la pérdida de energía en las células solares de perovskita y marcan un nuevo rumbo en el desarrollo de la tecnología solar de triple unión basada en perovskita», declaró el profesor Hou.
En el futuro, el equipo de la NUS se propone ampliar esta tecnología a módulos más grandes sin comprometer la eficiencia ni la estabilidad. La investigación futura se centrará en innovaciones en las interfaces y la composición de la perovskita.
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