Una serie de dispositivos personales y domésticos podrían algún día funcionar sin baterías gracias al desarrollo de una nueva tecnología solar pionera. Estas nuevas células solares son capaces de captar energía de la luz ambiental interior. Los investigadores afirmaron que el descubrimiento tiene amplias aplicaciones y podría permitir a los consumidores alimentar dispositivos como teclados, alarmas y sensores utilizando únicamente la luz ambiental interior.
En el estudio, publicado el 30 de abril en la revista Advanced Functional Materials, los investigadores utilizaron perovskita para captar luz en células solares. Este material ya se utiliza en otras células solares y ofrece claras ventajas respecto a los paneles solares tradicionales de silicio. En particular, la perovskita absorbe la luz ambiental de baja potencia con mayor eficiencia que los métodos tradicionales, según el estudio, lo que la hace ideal para su uso en interiores. Las nuevas células de perovskita desarrolladas por los investigadores fueron seis veces más eficientes que las células solares basadas en silicio, descubrieron los investigadores. A largo plazo, las células solares derivadas de perovskita representan una alternativa más sostenible y rentable que las baterías, dijo el coautor del estudio Mojtaba Abdi Jalebi, profesor asociado de materiales energéticos en el Instituto de Descubrimiento de Materiales del University College de Londres.
“Miles de millones de dispositivos que requieren pequeñas cantidades de energía dependen del reemplazo de baterías, una práctica insostenible. Esta cifra aumentará a medida que se expanda el Internet de las cosas”, afirmó Jalebi en un comunicado.
Actualmente, las células solares que captan energía de la luz interior son caras e ineficientes. Nuestras células solares de perovskita para interiores, especialmente diseñadas, pueden captar mucha más energía que las células comerciales y son más duraderas que otros prototipos. Esto allana el camino para la electrónica alimentada por la luz ambiental que ya existe en nuestras vidas.
Desafíos en la composición de la perovskita
La perovskita ya se está convirtiendo en un material popular para su uso en paneles solares, con marcadas ventajas en comparación con los materiales basados en silicio. Sin embargo, aunque sus aplicaciones son prometedoras, el material tiene varios inconvenientes en cuanto a estabilidad y longevidad.
Un factor clave aquí reside en las “trampas”: defectos minúsculos en la estructura cristalina de la perovskita. Estas trampas hacen que los electrones queden atrapados en diminutos defectos y hendiduras dentro del material, impidiendo así el aprovechamiento de la energía.
Es más, aunque las trampas inhiben el flujo de electricidad, también aceleran la degradación del material con el tiempo, debido al flujo no lineal de carga a través del material. Para contrarrestar esto, los investigadores del nuevo estudio utilizaron una combinación de productos químicos para reducir el volumen de estos defectos. Esto incluyó la aplicación de cloruro de rubidio, que fomentó un crecimiento más homogéneo de los cristales de perovskita y redujo la densidad de las trampas, según informaron los representantes en el comunicado.
También se aplicaron otras dos sustancias químicas, el yoduro de N,N-dimetiloctilamonio (DMOAI) y el cloruro de fenetilamonio (PEACl), ambas sales orgánicas de amonio, para estabilizar dos tipos de iones (yoduro y bromuro) y evitar su separación. Esto ayudó a abordar el problema de la degradación del rendimiento a largo plazo de la célula solar, según el estudio.
“La célula solar con estos diminutos defectos es como un pastel cortado en pedazos. Mediante una combinación de estrategias, hemos reconstruido este pastel, permitiendo que la carga pase a través de él con mayor facilidad”, afirmó el autor principal del estudio, Siming Huang, estudiante de doctorado en el Instituto de Descubrimiento de Materiales de la UCL.
Beneficios de rendimiento marcados
Tras abordar el problema de las trampas, los investigadores descubrieron que sus células solares convertían el 37,6% de la luz interior en electricidad. Esto se logró con 1000 lux, según los investigadores, el equivalente a una oficina bien iluminada.
El estudio también reveló una mejora en la durabilidad a largo plazo, ya que las células solares conservaron el 92% de su rendimiento durante 100 días. En comparación, un dispositivo de control en el que la perovskita no se había modificado para eliminar defectos conservó el 76% de su rendimiento inicial.
Jalebi dijo que el equipo está en conversaciones con las partes interesadas de la industria para “explorar estrategias de ampliación y despliegue comercial” de las células solares de perovskita.
“La ventaja de las células solares de perovskita, en particular, es su bajo costo: utilizan materiales abundantes en la Tierra y requieren un procesamiento sencillo. Se pueden imprimir de la misma manera que un periódico”, afirmó Jalebi.
Fuente: Live Science.
