Internacional. La ventaja de los recubrimientos producidos por deposición de capas atómicas es que forman una capa uniforme y completa, incluso en superficies rugosas.
Investigadores de la Universidad de Helsinki están desarrollando películas delgadas necesarias en nuevos tipos de células solares de perovskita de haluro y emparejando procesos ALD para proporcionar células solares cada vez más asequibles, permitir su integración en objetos y, en consecuencia, promover la transición a la energía renovable.
El Premio de Tecnología del Milenio 2022 fue otorgado el 25 de octubre al profesor científico Martin Green de la UNSW Sydney, Australia, por su innovación que ha transformado la producción de energía solar.
Además del silicio, se están investigando otras tecnologías de células solares. La nueva técnica más prometedora se basa en el uso de perovskitas de haluro como material absorbente de luz.
La fórmula química general de las perovskitas de haluro es ABX₃, donde A es un metal alcalino o una amina, B es estaño o plomo y X es un haluro.
El compuesto más comúnmente estudiado es el yoduro de plomo y metilamonio CH₃NH₃PbI₃. Las células solares de perovskita están a punto de comercializarse, y algunos fabricantes creen que serán la corriente principal en un par de décadas.
“Como estos nuevos tipos de células solares pueden ser transparentes, se pueden instalar, por ejemplo, en ventanas. También son flexibles, lo que aumenta sus usos”, afirmó la profesora universitaria Marianna Kemell, quien dirige el proyecto de investigación financiado por la Academia de Finlandia.
Aunque las células solares de perovskita de haluro han alcanzado altos niveles de eficiencia, los problemas con la estabilidad de la célula y la falta de técnicas de producción a escala industrial han constituido cuellos de botella que impiden su adopción generalizada.
Producido a través de la deposición de la capa atómica
Mientras cursaba una maestría en química, el investigador doctoral Georgi Popov eligió audazmente las perovskitas de haluro y su deposición de capa atómica (ALD) como tema de su tesis de maestría.
“Identificamos los productos químicos adecuados y pudimos diseñar una reacción que nos permitió crear un recubrimiento de yoduro de metal a través de la deposición por primera vez. Pudimos demostrar que esto realmente se puede hacer a través de la deposición de la capa atómica”, sostuvo Popov.
“La primera prueba exitosa se llevó a cabo con yoduro de plomo, que luego se procesó en perovskita CCH₃NH₃PbI₃ a través de una reacción adicional. El artículo de investigación fue publicado en la revista científica arbitrada Chemistry of Materials. Posteriormente, también desarrollamos procesos ALD para yoduro de cesio y perovskita CsPbI₃”, continuó Popov.
Los recubrimientos producidos mediante la deposición de capas atómicas se utilizan en aproximadamente el 30 % de los paneles solares basados en silicio.
El grupo ALD dirigido por el profesor Mikko Ritala de la Universidad de Helsinki ha obtenido resultados prometedores en cuanto a la adaptabilidad de la técnica a las células solares de perovskita.
Capa uniforme y completa en superficies rugosas
La ventaja de los recubrimientos producidos por deposición de capas atómicas es que forman una capa uniforme y completa incluso en superficies rugosas.
“Si en algún momento comenzamos a fabricar celdas solares en tándem, que combinan una celda de silicio y una celda de perovskita, sabremos cómo hacer esa perovskita. Estamos desarrollando las recetas y la química utilizada para cultivar perovskita”, explicó Popov.
Si bien el trabajo que se lleva a cabo actualmente es de investigación básica, desarrollando recetas y experimentando con pequeñas superficies, la técnica es aplicable a la producción a gran escala.
“Las plantas actuales que fabrican celdas solares en China y en otros lugares pueden ajustar sus equipos para producir celdas solares recubiertas con ALD”, agregó Popov.
