L’UJI aconsegueix materials més estables per produir energia solar d’alta eficiència i baix cost

El grup d’investigació liderat pel professor Ivan Mora Seró, integrat en l’INAM, ha millorat les propietats de la perovskita gràcies a l’ús de punts quàntics inorgànics

Un estudi del Grup de Semiconductors Avançats (GAS) liderat per la investigadora Sofia Masi i el professor de Física Ivan Mora Seró, en col·laboració amb el Grup de Química Quàntica del professor Juan Ignacio Climente de la Universitat Jaume I (UJI), ha aconseguit perovskites més estables que milloraran el desenvolupament de la nova generació de cèl·lules per produir energia solar d’alta eficiència i baix cost. Aquest treball s’ha dut a terme en el marc de la European Consolidator Grant No Limit, atorgada pel European Research Council (ERC), i les seues conclusions s’han publicat en ACS Energy Letters.

La limitació principal de les cèl·lules solars de perovskita és la baixa estabilitat en condicions ambientals i el grup de recerca GAS de l’UJI, integrat en l’Institut Universitari de Materials Avançats (INAM), ha obtingut en aquesta recerca cèl·lules solars de perovskita més estables: «Els dispositius que hem fabricat als nostres laboratoris mantenen la seua eficiència inicial després de 720 hores de prova en condicions ambientals i, d’aquesta manera, s’aproximen als estàndards d’estabilitat industrial», assegura el coordinador del grup i líder de No Limit, Ivan Mora Seró.

La perovskita ha de ser capaç d’absorbir tanta energia solar com siga possible per a ser més eficient, és a dir, tindre un grup de banda baix. La investigadora de l’INAM Sofia Masi explica que entre les diferents perovskites, la més prometedora, «és la fase negra del formamidini-plom-iodur, però, també és la menys estable en l’aire perquè ràpidament es transforma en una fase groga no perovskita. Per això, en aquest punt és on vam intervenir utilitzant punts quàntics de sulfur de plom com a material incrustat en la matriu absorbent de perovskita».

L’enfocament original que utilitzen els investigadors de l’INAM a l’UJI explota tècniques avançades de fabricació i caracterització de dispositius i càlculs teòrics, coordinats pel grup de Juan Ignacio Climente, per estudiar els mecanismes que hi ha darrere de la millora de l’estabilitat dels materials actius utilitzats en la nova generació de dispositius solars. El professor del Departament de Física de l’Escola Superior de Tecnologia i Ciències Experimentals (ESTCE) de l’UJI assevera que l’estabilitat més gran del material «es deu al doble paper beneficiós del sulfur de plom. D’una banda, afavoreix el creixement de la fase cristal·lina fotoactiva de la perovskita i, de l’altra, els enllaços químics entre els punts quàntics l’estabilitzen. Aquests fenòmens no són observats en cèl·lules lliures de sulfur de plom».

Aquest treball també demostra el paper beneficiós del sulfur de plom en el procés d’escalat de cèl·lules solars perovskites de cara a la seua comercialització: mitjançant la fabricació de cèl·lules amb amb aquest material, la temperatura baixa fins a 85° C, una xifra significativament inferior a aquella que s’utilitza per als dispositius estàndard, fixada en els 150° C i, per tant, amb més atractiu per a aplicacions industrials.

COMERCIALITZACIÓ DE TECNOLOGIES D’ENERGIA NETA

La investigació del grup GAS de l’INAM obre el camí cap a cèl·lules solars de perovskita d’alta eficàcia amb estabilitat que s’acosten als estàndards de la indústria. En tecnologies d’energia neta, l’alta eficiència, el baix cost i la vida llarga dels dispositius són factors crucials per aconseguir una comercialització i una implementació generalitzada.

L’ús de perovskita a les cèl·lules solars, prometedor per la seua alta fotoactivitat i eficiència de conversió de llum solar en energia, té una forta limitació: l’eficiència es degrada bruscament en l’aire i, actualment, aquest és l’obstacle principal per a la comercialització de tecnologies basades en la llum solar. Tanmateix, com apunta la investigadora de l’INAM, membre del Grup en Semiconductors Avançats de l’UJI Sofia Masi: «El nostre estudi demostra que aquest límit es pot superar amb una acurada integració de punts quàntics a les cèl·lules solars, tot optimitzant les quantitats i els tipus de materials a combinar per tal de produir cèl·lules solars de perovskites eficients i estables».

Iván Mora Seró és professor del Departament de Física de la Universitat Jaume I i investigador principal del Grup de Semiconductors Avançats (GAS) de l’Institut Universitari de Materials Avançats. La seua recerca s’ha centrat en el creixement de cristalls, els dispositius nanoestructurats, les propietats de transport i recombinació, la fotocatàlisi, la caracterització elèctrica de sistemes fotovoltaics, electrocròmics i de divisió d’aigua, fent tant treballs experimentals com teòrics. La seua activitat de recerca recent se centra en nous conceptes per a la conversió fotovoltaica i l’emissió de llum (LED i amplificadors de llum) basats en dispositius nanomètrics i materials semiconductors seguint dues línies principals: punts quàntics semiconductors i perovskites d’halur. Aquesta última línia és, probablement, la més capdavantera en el desenvolupament de nous dispositius optoelectrònics. En la convocatòria de 2016, Mora Seró va aconseguir una Consolidator Grant del Consell Europeu d’Investigació (ERC) de dos milions d’euros per a desenvolupar el seu projecte No Limit durant cinc anys.

 

Més informació:

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02450

noticiesdigitals

Leave a Reply

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.

%d bloggers like this: