La creación permite instalar celdas solares en las ventanas de casas y oficinas, generando electricidad a partir de la luz solar, sin desperdiciarla

En la Universidad de Penn State, en Estados Unidos, un grupo de investigadores está llevando a cabo un proyecto muy impresionante para la carga con energía solar. Se trata de un nuevo electrodo que mejora considerablemente la eficiencia de esta tecnología. Este protagonista ya ha dado la vuelta al mundo gracias a su tecnología, ya que, además de mejorar la eficiencia, es transparente y tiene una conducción de energía dorada.

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El desarrollo de nuevos electrodos metálicos ultrafinos ha permitido a los investigadores crear células solares de perovskita semitransparentes, que son muy eficientes y pueden combinarse con las células de silicio tradicionales para aumentar considerablemente el rendimiento de ambos dispositivos, dijo un equipo internacional de científicos. La investigación representa un paso hacia el desarrollo de células solares completamente transparentes.

"Las células solares transparentes algún día podrían encontrar un lugar en las ventanas de los hogares y edificios de oficinas, generando electricidad a partir de la luz solar que de otro modo se desperdiciaría", dijo Kai Wang, profesor asistente de investigación de ciencia e ingeniería de materiales en Penn.State y coautor. de El estudio. "Este es un gran paso adelante: finalmente logramos hacer células solares semitransparentes eficientes".

Las celdas solares tradicionales están hechas de silicio, pero los científicos creen que se están acercando a los límites de la tecnología en marzo para crear celdas solares cada vez más eficientes. Las celdas de perovskita ofrecen una alternativa prometedora, y apilarlas encima de las celdas tradicionales podría crear dispositivos en tándem más eficientes, dijeron los científicos.

Las células solares de perovskita son un gran avance para las energías renovables

"Hemos demostrado que podemos fabricar electrodos a partir de una capa atómica de oro muy delgada, casi diminuta", dijo Shashank Priya, vicepresidente asociado de investigación y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State. “La fina capa de oro tiene una alta conductividad eléctrica y, al mismo tiempo, no interfiere con la capacidad de la célula para absorber la luz solar”.

La célula solar de perovskita que desarrolló el equipo logró una eficiencia del 19,8 %, un récord para una célula semitransparente. Y cuando se combina con una celda solar de silicio tradicional, el dispositivo en tándem logró una eficiencia del 28,3 %, frente al 23,3 % de la celda de silicio sola. Los científicos informaron sus hallazgos en la revista Nano Energy.

“Una mejora del 5 % en la eficiencia es enorme”, dijo Priya. “Eso básicamente significa que estás convirtiendo alrededor de 50 vatios más de luz solar por cada metro cuadrado de material de celda solar. Las granjas solares pueden constar de miles de módulos, por lo que suman mucha electricidad, y eso es un gran paso adelante”.

Idea que vale oro

En investigaciones anteriores, la película de oro ultrafina se mostró prometedora como electrodo transparente en las células solares de perovskita, pero los problemas para crear una capa uniforme dieron como resultado una conductividad deficiente, dijeron los científicos.

El equipo descubrió que el cromo utilizado como recubrimiento de la semilla permitió que el oro se formara en la parte superior en una capa ultrafina continua con buenas propiedades conductoras.

"Por lo general, si crece una capa delgada de algo como el oro, las nanopartículas se pegarán y se unirán como pequeñas islas", dijo Dong Yang, profesor asistente de investigación de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State. “El cromo tiene una gran energía superficial que proporciona un buen lugar para que crezca el oro encima, y ​​realmente permite que el oro forme una película delgada continua”.

Las células solares de perovskita están compuestas por cinco capas y otros materiales probados, como electrodos transparentes dañados o degradados de las células. Los científicos dijeron que las células solares hechas con los electrodos de oro son estables y mantienen una alta eficiencia a lo largo del tiempo en las pruebas de laboratorio.

"Este avance en el diseño de la arquitectura de celdas en tándem basado en un electrodo transparente ofrece una ruta eficiente para la transición a perovskita y celdas solares en tándem", dijo Yang.

También contribuyen a esta investigación de Penn State Tao Ye y Jungjin Yoon, becarios postdoctorales; y Yuchen Hou, estudiante de doctorado.

Xiaorong Zhang, Universidad Normal de Shaanxi, China; Shengzhong Liu, Academia China de Ciencias; Congcong Wu, Universidad de Hubei, China; y Mohan Sanghadasa, Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU. EUA, también contribuyó a la investigación.

La Oficina de Investigación Naval, el Fondo de Innovación Rápida del Ejército y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea proporcionaron fondos para esta investigación.