Un nuevo tipo de bajo costo, de células solares de alta eficiencia surge gracias a cristales conocidos como perovskitas. Una nueva forma de controlar el crecimiento de los materiales cristalinos llamados perovskitas podría dar lugar a células solares comerciales que impulsarán un punto dulce de alto rendimiento y bajo costo. Aunque las células de perovskita individuales han logrado resultados prometedores en el laboratorio, hasta ahora no ha sido clara la forma en que podrían hacerse en lotes homogéneos.
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He tenido que cambiar un poco el título, la traducción del original quedaba horrible
Traducción:
Un nuevo tipo de bajo costo, de células solares de alta eficiencia surge gracias a cristales conocidos como perovskitas.
Una nueva forma de controlar el crecimiento de los materiales cristalinos llamados perovskitas podría dar lugar a células solares comerciales que impulsarán un punto dulce de alto rendimiento y bajo costo. Aunque las células de perovskita individuales han logrado resultados prometedores en el laboratorio, hasta ahora no ha sido clara la forma en que podrían hacerse en lotes homogéneos.
Ciertas perovskitas pueden cosechar la energía de la luz solar de manera muy eficiente, ya que absorben fuertemente la luz visible e infrarroja. Y a diferencia de películas de silicio, que se hacen a altas temperaturas, las películas de perovskita se pueden hacer de solución a temperaturas mucho más bajas. Debería ser posible hacer células solares de perovskita utilizando métodos de bajo coste, de baja energía, como la impresión.
Las primeras células perovskita se hicieron en 2009, pero la mejor ya puede convertir el 17,9 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad. Eso está empezando a ser competitivo con células de película delgada comerciales como teluro de cadmio y silicio, dice Timothy Kelly, un químico de la Universidad de Saskatchewan en Saskatoon, Canadá.
Sin embargo, se ha demostrado que es difícil hacer que las células solares de perovskita de alta calidad sean consistentes. En los lotes realizados hasta el momento hay una gran variación en la eficacia con que las células individuales pueden convertir la luz en electricidad. "Cuando usted hace 10 células perovskita diferentes, se obtiene 10 eficiencias diferentes", dice Prashant Kamat, un químico de la Universidad de Notre Dame en Indiana. "Es frustrante".
El problema es causado por la variación en el tamaño de los cristales en diferentes células. Para los electrones en una célula solar, los límites entre los cristales son como paredes, por lo que los cristales más grandes ofrecen menos impedimentos para el flujo de electricidad. Una nueva investigación publicada hoy en la revista Nature Nanotechnology podría proporcionar una manera de resolver ese problema, mostrando la forma de controlar el crecimiento de cristales de perovskita.
La perovskita se está desarrollando para células solares tiene una lista de ingredientes que incluye un hidrocarburo, amoniaco, plomo, y yodo. Hay muchas perovskitas -el nombre se refiere a la estructura cristalina de estos materiales, pero éste en particular es más prometedor para su uso en células solares. Los cristales se hacen en un proceso de dos etapas que comienza con recubrimiento de una superficie con una solución de yoduro de plomo y permitiendo que se seque. Entonces la superficie se recubre con una solución de yoduro de metil amonio. Cuando que se seca, compuestos a partir de las dos capas se unen para formar cristales de perovskita.
Michael Grätzel, un químico de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suiza, y Nam-Gyu Park, un químico de la Universidad de Sungkyunkwan en Corea, ahora han elaborado una receta para tomar el control de ese proceso. Ellos encontraron que al controlar cuidadosamente las concentraciones de las soluciones de partida, y otras condiciones de procesamiento, consistentemente podrían hacer películas de perovskita con los cristales más grandes necesarios para una célula solar eficiente.
Los grupos suizos y coreanos utilizan estos métodos para hacer las células solares de perovskita con una eficiencia promedio del 16,4 por ciento, y muy poca variación en la eficiencia entre las distintas células.
Parque dice que ahora que es posible hacer perovskita de alta calidad de forma fiable, es el momento para hacer frente a otros problemas con el material. Una es que la humedad hace que los materiales se descompongan produce y fugas metil amonio. Parque dice que los investigadores tienen necesidad de encontrar una manera de sellar células solares perovskita de la humedad atmosférica o encontrar nuevas versiones de los materiales. Otro problema es que los materiales se realizan con plomo, que es tóxico.
"Después de haber aprendido de estos materiales, se debe mover a otros, porque el plomo no es ambientalmente benigno, y este material no es estable", dice Mercouri Kanatzidis, químico de la Universidad de Northwestern en Illinois. Él y Northwestern materiales científico Robert Chang ha estado desarrollando una perovskita sin plomo que sustituye estaño. Actualmente sólo convierte la luz en energía eléctrica con una eficiencia del 6 por ciento. Pero los dos son optimistas, señalando cómo los materiales a base de plomo mejoraron rápidamente de un 3 por ciento en 2009 a alrededor del 18 por ciento actual.
Mientras tanto, Grätzel cree que los materiales existentes no han llegado a sus límites de rendimiento superiores todavía. "Creo que el 20 por ciento de eficiencia debería ser posible en el corto plazo", dice.