La investigación brasileña avanza en la comprensión de materiales que son el futuro de la energía solar por UNICAMP, Brasil

Las perovskitas son una clase de materiales que han transformado drásticamente el panorama de producción de energía con su uso en células fotovoltaicas en los últimos años y, por lo tanto, han recibido gran atención de la comunidad científica de todo el mundo. Desde el comienzo de la investigación en 2009, se logró en solo cinco años la eficiencia de convertir la energía solar en energía eléctrica de más del 20%, un valor que continúa creciendo y, hoy en día, coincide con el de las células fotovoltaicas basadas en silicio, que domina el mercado mundial. "Nunca ha crecido tanto una tecnología fotovoltaica en tan poco tiempo, con la ventaja de que su fabricación es más rápida, sencilla y barata que el silicio, por ejemplo", dice Ana Flávia Nogueira, profesora del Instituto de Química de la Unicamp y coordinadora de una de las divisiones de investigación del Centro para la Innovación en Nuevas Energías (CINE),

A pesar de los avances, quedan desafíos importantes para la aplicación comercial de las células fotovoltaicas de perovskita. "Inicialmente, hubo una carrera por la eficiencia, pero ahora que hemos alcanzado niveles satisfactorios, la comunidad de investigación en el área está regresando un poco, buscando comprender mejor este material, con tanto potencial y muchas preguntas abiertas", dice. Nuez En la División de Transportadores densos de energía (DEC) de CINE, coordinada por el investigador, los estudios se realizan en tres frentes principales: perovskitas sin plomo, que presentan el problema de toxicidad; producción de dispositivos a gran escala; y, precisamente, estudios fundamentales de la química física de los perovskitas. Y con la ayuda del Sincrotron National Light Laboratory (LNLS), el grupo acaba de "ver" lo que nadie había visto antes: granos individuales en películas de dos tipos de perovskita híbrida orgánica-inorgánica (CsFAMA y FAMA). Con este fin, utilizó una técnica innovadora que ahora se puede utilizar en el mapeo a nanoescala y, por lo tanto, en el análisis y la producción de conocimiento sobre un conjunto completo de otras películas.

"Durante la preparación de películas, tenemos la formación de impurezas u otras estructuras cristalinas, en un proceso que no se comprende completamente. Con las técnicas habituales de rayos X, podemos saber que estas diferentes fases están allí, pero no mapear su ubicación ", explica Nogueira. Entre estas fases, que tienen la misma composición pero diferentes disposiciones de átomos, el investigador describe que hay un activo, es decir, promueve el efecto fotovoltaico (llamado fase negra), y otro que no es fotoactivo, la fase amarilla ( fase amarilla). "En LNLS, usamos radiación Sincrotron en la región infrarroja, concentrada en la punta del microscopio. Con este uso pionero del llamado nano infrarrojo, es posible elegir exactamente el grano que queremos analizar y, desde su espectro infrarrojo, una especie de 'huella digital', 'firma' de esa fase, podemos saber dónde está, en qué grano ", detalla. "En el futuro, esta comprensión puede permitir, por ejemplo, que en síntesis aumentemos la fase activa en las películas de perovskita", concluye.

Los resultados del estudio se publicaron el 25 de octubre en la revista Science Advances of the Science group en un artículo titulado " Mapeo a nanoescala de composición química en películas híbridas orgánico-inorgánicas ". El primer autor es Rodrigo Szostak, cuya investigación doctoral, bajo la guía de Ana Flávia Nogueira y la co-orientación de Hélio Tolentino y Raúl de Oliveira Freitas, ambos de LNLS, condujeron a los resultados reportados. Otros posgraduados del Laboratorio de Nanotecnología y Energía Solar, coordinado por Nogueira, otros investigadores de LNLS y socios internacionales de Suiza (EPFL), también firman la publicación.

Fuente: Red Innovagro