Un grupo de internacional ha desarrollado una célula fotovoltaica de perovskita con nanotubos de dióxido de titanio dopados con cesio.
Ofrece una corriente de cortocircuito y una eficiencia de conversión de energía mejores que las células sin nanopartículas de cesio. Dicen que tiene una estabilidad térmica óptima a temperaturas de hasta 800 ºC.
La nueva célula solar de perovskita tiene una gran estabilidad térmica y una mayor inyección de electrones mediante el uso de nanotubos especiales de dióxido de cesio-titanio (Cs-TiO2).
Los científicos usaron láminas de titanio con una pureza del 99,4%, un grosor de 1 mm y una longitud de 50 mm.
La célula se fabricó con un proceso de anodización electroquímica en dos pasos y luego se encapsuló con nanopartículas de Cs, tras ser dopada con una solución a base de Cs. A continuación, los nanotubos de C2-TiO2 se recocieron a 450 ºC.
La célula solar se basa en el triyoduro de plomo de metilamonio (CH3NH3PbI3), que es una perovskita con un alto rendimiento cuántico de fotoluminiscencia.
Los investigadores fabricaron los nanotubos con una estructura regular y ordenada, lo que, según dicen, es necesario para lograr altos niveles de eficiencia de conversión de energía en la célula solar. Esta eficiencia es proporcional a la longitud de los propios nanotubos.
Si la longitud de los nanotubos se sitúa entre 1 micrómetro (μm) y 20 μm, la eficiencia de conversión de fotones incidentes en corriente (IPCE) aumenta y alcanza hasta el 80% a 20 μm de longitud, lo que da lugar a un aumento de la eficiencia de las células solares de perovskita.
Los iones metálicos del material dopante que usaron para producir los nanotubos tienen una mayor capacidad para aceptar electrones.
Usaron la espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis) para comparar el rendimiento de su célula solar con una célula similar diseñada con nanotubos de TiO2 sin dopaje de Cs.
El análisis demostró que el dopaje de átomos de cesio facilita eficazmente el transporte de electrones al reducir las reacciones de recombinación.
La nueva célula solar de perovskita basada en Cs-TiO2 presentaba un rendimiento superior, con un aumento del 18,67% en la corriente de cortocircuito y un 22,28% en la eficiencia de conversión de energía respecto a la célula de referencia.
Más información: www.sciencedirect.com
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