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Estructura, ventajas e inconvenientes de las células solares de calcogenuro

Posted on 2021-09-17 15:44:22 By Maysun Solar

?Qué es una célula solar de calcogenuro?


Las células solares de calcogenuro son células solares que utilizan el calcogenuro, un semiconductor de haluro organometálico, como material de absorción de la luz y pertenecen a la tercera generación de células solares, también conocidas como células solares de nuevo concepto.

Hasta la fecha, la mayoría de las células solares se han fabricado con silicio, ya que este material es muy bueno para absorber la luz. Sin embargo, los paneles de silicio son caros de fabricar.

?Cuál es la estructura de una célula solar de calcogenuro?


Los científicos han estado trabajando en una estructura de calcogenuro para convertirla en una alternativa al silicio. El verdadero calcogenuro, un mineral que se encuentra en la tierra, está formado por moléculas de calcio, titanio y oxígeno especialmente dispuestas. Los materiales con la misma estructura cristalina se denominan estructuras calcocitas.


Célula solar de perovskita

En comparación con las estructuras conectadas de forma coangular o coplanar, la estructura de la calcosina parece ser más estable y más propicia para la migración difusiva de los defectos. Como resultado, el calcogenuro tiene muchas propiedades fisicoquímicas excelentes, como las propiedades electrocatalíticas y la absorción de la luz.

                                   

Ventajas de las células solares de calcogenuro.


Las estructuras de calcogenuro son ideales como capa activa para la absorción de la luz en las células solares, ya que absorben la luz con más eficacia que el silicio y a un coste menor. El equipo necesario para integrar las estructuras de calcogenuros en las células solares también es relativamente sencillo. Por ejemplo, pueden disolverse en un disolvente y pulverizarse directamente sobre el sustrato.

Las células solares de calcogenuro tienen varias ventajas significativas sobre las células solares de GaAs y de silicio.

Célula solar de perovskitaCélula solar de perovskita


En primer lugar, hay ventajas de coste. Los materiales fotovoltaicos de calcogenuro, poco costosos, se utilizan como materiales absorbentes de la luz, y el proceso de preparación es significativamente menos caro que el arseniuro de galio y el silicio cristalino.

En segundo lugar, la ventaja de la flexibilidad. Los materiales fotovoltaicos de calcogenuro de las células solares suelen existir en forma de películas finas de grosor submicrónico, que son adecuadas para la construcción de células solares flexibles, de modo que el espacio de la superficie del portador de flexión puede aprovecharse al máximo.

Además, la elevada relación energía-masa es una ventaja. Las células solares de calcogenuro son una nueva clase de células solares de capa fina que son más ligeras en masa y producen más energía por unidad de masa, especialmente las células solares de calcogenuro flexibles, que han demostrado tener una relación energía/masa muy alta (> 20 W g-1) que no pueden alcanzar otros tipos de células solares.

Además, los materiales calcogenuros tienen un buen potencial de resistencia a la radiación. Se ha informado de que los semiconductores de calcogenuro presentan una mejor resistencia a la radiación que el vidrio tras 1535 horas de radiación continua de rayos gamma (γ) de 2,3Mrad.

Basándose en estas ventajas, se espera que las células solares de calcogenuro se conviertan en una nueva generación de tecnología de energía fotovoltaica espacial.

Célula solar de perovskita

Desventajas de las células solares de calcogenuro.


Los materiales formados por estructuras de calcogenuros prometen revolucionar los dispositivos de células solares, pero tienen un grave inconveniente: suelen ser muy inestables y su rendimiento se degrada en condiciones de alta temperatura. Esto es un serio impedimento para su uso comercial.

El material es tóxico: los materiales de las baterías de calcogenuro contienen plomo, aunque éste no es nada comparado con el arsénico, el galio, el telurio y el cadmio que contienen otros tipos de baterías. La Universidad de Northwestern también ha desarrollado una célula solar de titanita de calcio que utiliza esta?o en lugar de plomo, pero la eficiencia de conversión de esta célula es todavía sólo del 6%, y el material es muy inestable, y actualmente se encuentra en las primeras fases de investigación y desarrollo;

Célula solar de perovskitaCélula solar de perovskita

El material es inestable: el plomo del calcogenuro es propenso a la oxidación y a la volatilización del yodo, y los cristales son propensos a la descomposición cuando se exponen a la humedad. Si utilizamos una pila de titanita de calcio para generar electricidad, es probable que se descomponga y se filtre al tejado o al suelo;

La duración de la batería no es larga: actualmente, la célula solar de calcogenuro de mayor duración es de 1.000 horas, desarrollada en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong y la école Polytechnique Fédérale de Lausana. En cambio, las células convencionales de silicio cristalino suelen durar hasta 25 a?os, mucho más que las de calcio-titanio.