Un componente clave de los paneles solares de próxima generación puede crearse sin necesidad de recurrir a métodos de fabricación costosos y a altas temperaturas, lo que nos da una vía de fabricación a gran escala y de bajo coste para aplicaciones comerciales.
El óxido de níquel (NiO) se usa como capa barata de transporte de huecos en las células solares de perovskita por sus propiedades ópticas favorables y su estabilidad a largo plazo.
La fabricación de películas de NiO de alta calidad para las células solares suele requerir un proceso de tratamiento intensivo en energía y a alta temperatura llamado recocido térmico, que no sólo es costoso, sino también incompatible con los sustratos de plástico, lo que hasta ahora impedía el uso de NiO en la propuesta de fabricación de fotovoltaicos impresos a escala comercial.
Sin embargo, los investigadores del Centro de Excelencia en Ciencia de Excitones del ARC, con sede en la Universidad de Monash, han identificado una forma de crear películas de NiO de suficiente calidad en solución y a temperaturas relativamente bajas, inferiores a 150ºC.
Los investigadores, en colaboración con sus colegas del CSIRO, la agencia nacional de ciencia de Australia, usaron nanopartículas de NiO modificadas con ligando de ácido 4-hidroxibenzoico (HBA) o tetrafluoroborato de trimetiloxonio (Me3OBF4) y un mezclador microfluídico, que favorece la mezcla a alta presión de líquidos de bajo volumen, para distribuir las nanopartículas uniformemente antes de depositarlas sobre el sustrato.
El proceso químico, desarrollado en colaboración con la Australian National Fabrication Facility, podría contribuir a la fabricación escalable de películas inorgánicas y baratas de alto rendimiento capaces de ser usadas en la producción comercial de paneles solares flexibles.
Los investigadores han registrado eficiencias de conversión de energía del 17,9% y el 17,5%, respectivamente, en los dispositivos prototipo, en comparación con el 16% de un enfoque anterior comparable, que carecía de las ventajas del intercambio de ligandos y también requería un paso de tratamiento de oxígeno-plasma posterior al proceso.
Cabe destacar que los nuevos dispositivos sólo mostraron una reducción del 0,2% en su eficiencia durante un intenso periodo de pruebas de 300 horas, lo que supone un claro indicio de su posible idoneidad para aplicaciones comerciales.
Nuestro trabajo demuestra que el procesamiento a alta temperatura de materiales funcionales para células solares puede omitirse utilizando formas de procesamiento sencillas. Es un paso crucial para la comercialización de la tecnología de la perovskita.
Monika Michalska, Universidad de Monash
Más información: onlinelibrary.wiley.com
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