Grafeno, perovskitas y silicio: la celda de energía solar perfecta - World Energy Trade

Grafeno, perovskitas y silicio: la celda de energía solar perfecta

Esta visualización muestra capas de grafeno utilizadas para membranas. Crédito: Universidad de Manchester.

Esta visualización muestra capas de grafeno utilizadas para membranas. Crédito: Universidad de Manchester.

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Investigadores de la Universidad de Roma Tor Vergata, el Instituto Italiano de Tecnología (IIT) y miembros asociados de Graphene Flagship BeDimensional, en cooperación con ENEA han combinado con éxito grafeno con celdas solares de silicio perovskita-tándem para lograr eficiencias de hasta 26,3%.

Además, imaginaron un nuevo método de fabricación que, gracias a la versatilidad del grafeno, permite reducir los costos de producción y podría conducir a la producción de paneles solares de gran superficie. Las celdas solares en tándem basadas en grafeno casi duplican la eficiencia del silicio puro.  

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Las leyes de la física limitan la eficiencia máxima de las celdas solares de silicio al 32%. Por esa razón, los científicos han pasado décadas tratando de encontrar otras alternativas, como III-V y la perovskitas. Sin embargo, estos últimos presentan varios desafíos de fabricación, y ampliar la producción de paneles solares es un paso clave hacia el éxito. Con las "celda en tándem", los científicos habían combinado previamente las ventajas tanto del silicio como de las perovskitas; sin embargo, la estabilidad, la eficiencia y la fabricación a gran escala todavía parecían un sueño hecho realidad.  

Pero luego entró en juego el grafeno, y podría ser un cambio de juego. Los investigadores de Graphene Flagship identificaron su potencial para la recolección de energía y, de hecho, han dedicado dos "Proyectos de punta de lanza" orientados a la industria para profundizar en las posibilidades de las celdas solares basadas en grafeno.  

Este nuevo artículo publicado en Joule, titulado "Celdas solares en tándem de silicio perovskita/silicio en tándem de dos terminales apiladas mecánicamente con una eficiencia estabilizada del 25.9%", es otra prueba de que el grafeno y los materiales en capas relacionados permitirán la comercialización de productos más eficientes y económicos.

Aldo di Carlo, autor principal e investigador en Graphene Flagship, socio de la Universidad de Roma Tor Vergata, explica: "Nuestro nuevo enfoque para fabricar celdas solares en tándem con grafeno proporciona una doble ventaja. Primero, se puede aplicar para mejorar todos los diferentes tipos de celdas solares de perovskita actualmente disponibles, incluidas las procesadas a altas temperaturas. Pero lo que es más importante, podemos incorporar nuestro grafeno utilizando los métodos de fabricación de soluciones, que es clave para desplegar aún más nuestras tecnologías industrialmente y entregar paneles solares habilitados con grafeno de gran superficie."  

Por otro lado, Francesco Bonaccorso, coautor y cofundador de BeDimensional, producto derivado de Graphene Flagship, dice: "Este enfoque innovador propuesto en el contexto de Graphene Flagship es el primer paso hacia el desarrollo de celdas solares en tándem que ofrecen una eficiencia superior al límite de dispositivos de silicio de unión única. Los materiales en capas serán fundamentales para alcanzar este objetivo".  

Emmanuel Kymakis, líder del paquete de trabajo de generación de energía insignia de Graphene, dice: "Hay algunos problemas de compatibilidad que deben abordarse antes de la plena explotación del concepto de PV en tándem de perovskita-Si. Este trabajo pionero demuestra que la integración de las tintas GRM con - La morfología de la demanda y las propiedades optoelectrónicas ajustables en una estructura en tándem pueden conducir a una fabricación industrial de alto rendimientoEl grafeno y los materiales relacionados mejoran el rendimiento, la estabilidad y la escalabilidad de estos dispositivos.

"La configuración de silicio-perovskita apilada actuará como la base del nuevo proyecto insignia de Graphene Flagship Spearhead, en la que se llevará a cabo una fabricación de línea piloto de celdas solares tándem de perovskita-silicio a base de grafeno, allanando el camino para romper la barrera de eficiencia del 30% y una disminución significativa en el costo nivelado de energía", siguió agregando Emmanuel Kymakis. 

Andrea C. Ferrari, Oficial de Ciencia y Tecnología de Graphene Flagship y Presidente de su Panel de Gestión, agrega: "La aplicación de grafeno y materiales relacionados a la generación de energía solar fue reconocida como una prioridad estratégica desde el comienzo de Graphene Flagship. La primera Este año se está creando una granja solar basada en grafeno. Estos nuevos resultados respaldan nuestro esfuerzo durante los siguientes tres años para producir paneles que definan el estado del arte. Esto también muestra cómo el trabajo del buque insignia de Grafeno se alinea fuertemente con las metas de desarrollo sostenible de las Naciones Unidas."  

 

Noticia de: Phys.org

 

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