Científicos desarrollan un electrodo transparente que puede transformar ventanas en paneles solares y el descubrimiento promete revolucionar la generación de energía renovable en el mundo

Creación Permite Que Las Celdas Solares Puedan Ser Instaladas En Las Ventanas De Casas Y Oficinas, Generando Electricidad A Partir De La Luz Solar, Sin Desperdiciarla

En la Universidad Estatal de Pensilvania, en Estados Unidos, un grupo de investigadores está llevando a cabo un proyecto bastante impresionante para la carga con energía solar. Es un nuevo electrodo que mejora, considerablemente, la eficiencia de esta tecnología. Este protagonista ya ha dado la vuelta al mundo por su tecnología, ya que, además de mejorar la eficiencia, es transparente y tiene una conducción energética de oro.

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El desarrollo de nuevos electrodos metálicos ultrafinos ha permitido que los investigadores creen celdas solares de perovskita semitransparentes, que son altamente eficientes y pueden acoplarse a las celdas tradicionales de silicio para aumentar significativamente el rendimiento de ambos dispositivos, dijeron un equipo internacional de científicos. La investigación representa un paso hacia el desarrollo de celdas solares completamente transparentes.

«Las celdas solares transparentes podrían, algún día, encontrar un lugar en ventanas de casas y edificios de oficinas, generando electricidad a partir de la luz solar que de otra manera sería desperdiciada», dijo Kai Wang, profesor asistente de investigación de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Estatal de Pensilvania y coautor del estudio. «Este es un gran paso – finalmente logramos hacer celdas solares eficientes y semitransparentes.»

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 sobre las celdas tradicionales puede crear dispositivos en tandem más eficientes, dijeron los científicos.

Celdas Solares De Perovskita: Un Gran Avance Para La Energía Renovable

«Mostramos que podemos hacer electrodos a partir de una capa atómica muy fina y casi pequeña de oro», dijo Shashank Priya, vicepresidente asociado de investigación y profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad Estatal de Pensilvania. «La fina capa de oro tiene alta conductividad eléctrica y, al mismo tiempo, no interfiere en la capacidad de la celda para absorber la luz solar.»

La celda solar de perovskita que el equipo desarrolló alcanzó un 19,8% de eficiencia, un récord para una celda semitransparente. Y cuando se combinó con una celda solar de silicio tradicional, el dispositivo en tandem alcanzó un 28,3% de eficiencia, contra un 23,3% solo de la celda de silicio. Los científicos reportaron sus hallazgos en la revista Nano Energy.

«Una mejora del 5% en la eficiencia es gigante», 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 consistir en miles de módulos, por lo que suma mucha electricidad, y eso es un gran avance.»

Idea Que Vale Oro

En investigaciones anteriores, la película de oro ultradelgada se mostró prometedora como un electrodo transparente en celdas solares de perovskita, pero problemas en la creación de una capa uniforme resultaron en mala conductividad, dijeron los científicos.

El equipo descubrió que el cromo utilizado como capa de semillas permitió que el oro se formara en la parte superior en una capa ultradelgada continua con buenas propiedades conductivas.

«Normalmente, si creces una capa delgada de algo como oro, las nanopartículas se unirán y se agruparán como pequeñas islas», dijo Dong Yang, profesor asistente de investigación de ciencia e ingeniería de materiales de la Universidad Estatal de Pensilvania. «El cromo tiene una gran energía superficial que proporciona un buen lugar para que el oro crezca encima, y realmente permite que el oro forme una película delgada continua.»

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

«Este avance en el diseño de la arquitectura de celdas en tandem basado en un electrodo transparente ofrece una ruta eficiente para la transición hacia celdas solares de perovskita y en tandem», dijo Yang.

También contribuyeron a esta investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania Tao Ye y Jungjin Yoon, postdoctorandos; y Yuchen Hou, un estudiante de doctorado.

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