Estas semillas permiten crear cristales que acumulan energía solar

Los ingenieros de la Universidad de Rice han creado semillas microscópicas para cultivar cristales de un mineral denominado perovskita que son uniformes, estables y altamente eficientes en la recolección de electricidad de la luz solar.

Estos cristales son materiales orgánicos hechos de ingredientes abundantes y económicos, y el método de crecimiento con semillas de la Universidad de Rice aborda los problemas de rendimiento y producción que han frenado la tecnología fotovoltaica de los cristales.

En un estudio publicado en la librería online Advanced Materials, los ingenieros químicos de la Escuela de Ingeniería George R. Brown de Rice describen cómo hacer las semillas y usarlas para cultivar películas delgadas homogéneas, materiales muy buscados compuestos por capas uniformemente gruesas. En las pruebas de laboratorio, los dispositivos fotovoltaicos hechos a partir de las películas demostraron ser eficientes.

Un proceso costoso pero eficiente

«Puede llegar a algo que es muy homogéneo en tamaño y propiedades, y que conduce a una mayor eficiencia. Obtuvimos una eficiencia de dispositivo casi de vanguardia para el caso del 17%, y eso fue sin optimización. Creo que podemos mejorar eso de varias maneras», dijo el coautor del estudio Aditya Mohite.

Cristal

Mohite dijo que lograr películas homogéneas de perovskitas ha sido un gran desafío en la comunidad de investigación fotovoltaica de perovskita, que ha crecido enormemente durante la última década. Se espera que las películas homogéneas conduzcan a dispositivos optoelectrónicos con alta eficiencia y estabilidad tecnológicamente relevante

Las películas fotovoltaicas de alta eficiencia cultivadas con semillas de la Universidad de Rice demostraron ser bastante estables, preservando más del 97% de su eficiencia máxima después de 800 horas bajo iluminación sin ninguna gestión térmica. En investigaciones anteriores, los dispositivos fotovoltaicos de perovskita han sido altamente eficientes pero propensos a una degradación rápida.

Así son estas semillas

El estudio de Rice también detalla el proceso de crecimiento de semillas: estas se obtienen al hacer crecer lentamente un cristal uniforme y triturarlo hasta obtener un polvo, que luego se disuelve en un solvente. Las semillas retuvieron la misma proporción de ingredientes que la receta tradicional, y luego el solvente se reviste en discos, idéntico al método original de producción de perovskita. Los pasos de evaporación y cristalización imitan el proceso original. La solución sembrada produce películas con una superficie homogénea y uniforme, similar al material del que se muelen las semillas.

Semillas

El crecimiento de semillas a menudo se ha demostrado para cristales inorgánicos, pero los investigadores dijeron que esta es la primera vez que se ha demostrado en perovskitas orgánicas. El proceso es un objetivo de los nanomateriales que a menudo se intenta pero rara vez se logra: un método de autoensamblaje para fabricar materiales macroscópicos que cumplan con la promesa de las nanopartículas individuales de las que están compuestos. Los investigadores esperan que esta técnica se pueda imitar en otras aplicaciones con nanomateriales.