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Un material híbrido revoluciona la generación de electricidad

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Desde el primer reporte en 1978, la perovskita fue estudiada porque presentaba propiedades físicas y químicas inusuales; hoy es un boom en la fabricación de celdas solares. Se trata de un material híbrido con estructura de perovskita (ahora conocido simplemente como perovskita), que en los últimos años incrementó drásticamente los niveles de conversión de luz solar a electricidad, de 6 a 22 por ciento, cuando la eficiencia más alta hasta ahora alcanzada es de 25 por ciento con las celdas de silicio.

Desde entonces, científicos de todo el mundo desarrollan dispositivos fotovoltaicos basados en este material para hacerlos más eficientes. Esta revolución tecnológica no es ajena para los académicos del Instituto de Física “Ing. Luis Rivera Terrazas” de la BUAP (IFUAP), quienes también incursionan en este campo de estudio.

Una vez puesta en marcha una caja de guantes –cabina para manipular sustancias en una atmósfera inerte-, el doctor Julio Villanueva Cab y sus estudiantes de posgrado fabricarán este tipo de tecnología en el laboratorio de “Fabricación y caracterización de celdas solares emergentes”, del IFUAP-Ecocampus Universitario Valsequillo.

Anteriormente las muestras (celdas) provenían de Estados Unidos, como parte de la colaboración entre esta unidad académica y un laboratorio de ese país. Ahora, fabricar prototipos propios dará la oportunidad a los científicos de la BUAP de incorporar directamente las mejorías observadas a través de modelos matemáticos por computadora.

Las perovskitas pueden fabricarse con facilidad, de forma económica y a bajas temperaturas, para crear películas delgadas con una estructura altamente cristalina, similar a la que se obtiene en las obleas de silicio tras un costoso tratamiento a altas temperaturas.

Sin embargo, este material enfrenta desafíos, entre ellos su rápida degradación y baja estabilidad en presencia de la humedad. En este sentido, el doctor Julio Villanueva, integrante del grupo de investigación de Nanomateriales Funcionales y Dispositivos Optoelectrónicos, analizará a detalle la estructura y cambios en la conversión de energía solar a eléctrica de este panel fotovoltaico, a través de mediciones optoelectrónicas, caracterización electrónica y radiaciones de alta energía. Asimismo, estudiará las propiedades estructurales de este mineral.

Conocer estos aspectos permitirá optimizar la eficiencia de estos paneles, la cual se pierde una semana después de su construcción. “Si se logra igualar la estabilidad comparada con las celdas sensibilizadas por tintes CSST, se obtendría un logro importante”, afirmó Villanueva Cab, nivel I del Sistema Nacional de Investigadores.

Esta línea de investigación es de reciente creación en el IFUAP. No obstante, este instituto tiene colaboración con la Universidad de Stanford y el Laboratorio Nacional de Brookhaven, ambos en Estados Unidos, para indagar en el estudio de las propiedades estructurales y posibles aplicaciones de la perovskita en celdas solares, material que el Foro Económico Mundial eligió como una de las 10 principales tecnologías emergentes de 2016.

En un futuro, esta tecnología podría estar funcionando en los techos de los autos, celulares, ventanas y muros. Para ello, los investigadores deben asegurar su estabilidad y tiempo de vida para su uso en exteriores.

 

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