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El recocido de hidrógeno aumenta la eficiencia de las células solares
Con este avance, el recocido de hidrógeno podría allanar el camino para soluciones de energía solar más eficientes y sostenibles, acercando la energía verde asequible a la realidad.
La tecnología fotovoltaica (PV) continúa evolucionando a medida que los investigadores buscan materiales sostenibles que mejoren la eficiencia al tiempo que reducen los costos.Un candidato prometedor es la kesterita de banda ancha Cu₂znsns₄ (CZTS), un semiconductor no tóxico hecho de elementos abundantes de la tierra.A diferencia de Silicon, el material dominante en las células solares, CZTS ofrece una alternativa más sostenible y rentable.Sin embargo, su eficiencia se ha retrasado, con una máxima eficiencia de conversión de energía (PCE) de solo el 11%, principalmente debido a la recombinación de portadores, donde los portadores de carga generados se recombinan antes de producir electricidad.
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), Sydney, han desarrollado una técnica para mitigar este problema utilizando recocido de hidrógeno.Su estudio demuestra cómo este proceso mejora la recolección de portadores redistribuyendo oxígeno y sodio dentro de las capas CZTS, mejorando el rendimiento general.
El recocido de hidrógeno implica calentar el material de las células solares en un entorno que contiene hidrógeno.Este proceso ayuda a redistribuir los defectos de sodio y pasivarse, especialmente cerca de la superficie del absorbedor, mejorando significativamente el transporte de portadores.La técnica dio como resultado una eficiencia récord de CZTS de 11.4% en una célula solar sin cadmio.
Más allá de CZTS, el método también se ha mostrado prometedor en otros materiales solares de película delgada como el selenuro de cobre indium de indio (CIGS), lo que demuestra su aplicabilidad más amplia."Este avance fortalece el papel de CZTS como material celular superior en las arquitecturas en tándem, lo que permite una mejor integración de silicio y una utilización de espectro solar más amplia", agregó Sun.
Los investigadores ahora tienen como objetivo impulsar la eficiencia de CZTS más allá del 15% mientras mantienen sus ventajas económicas y ambientales."Refinar aún más el proceso de recocido de hidrógeno y explorar nuevas técnicas de optimización será clave para hacer de los CZT una alternativa viable para las tecnologías solares de próxima generación", dijo Sun.
"Nuestro trabajo fue impulsado por la necesidad de un material ecológico y de bajo costo para las células solares de próxima generación", dijo Kaiwen Sun, autor principal del estudio.“CZTS es un excelente candidato para células solares en tándem debido a su ajuste de banda sintonizable, estabilidad y sostenibilidad.Sin embargo, mejorar la eficiencia de la recolección de operadores ha sido un desafío ".
La tecnología fotovoltaica (PV) continúa evolucionando a medida que los investigadores buscan materiales sostenibles que mejoren la eficiencia al tiempo que reducen los costos.Un candidato prometedor es la kesterita de banda ancha Cu₂znsns₄ (CZTS), un semiconductor no tóxico hecho de elementos abundantes de la tierra.A diferencia de Silicon, el material dominante en las células solares, CZTS ofrece una alternativa más sostenible y rentable.Sin embargo, su eficiencia se ha retrasado, con una máxima eficiencia de conversión de energía (PCE) de solo el 11%, principalmente debido a la recombinación de portadores, donde los portadores de carga generados se recombinan antes de producir electricidad.
Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW), Sydney, han desarrollado una técnica para mitigar este problema utilizando recocido de hidrógeno.Su estudio demuestra cómo este proceso mejora la recolección de portadores redistribuyendo oxígeno y sodio dentro de las capas CZTS, mejorando el rendimiento general.
El recocido de hidrógeno implica calentar el material de las células solares en un entorno que contiene hidrógeno.Este proceso ayuda a redistribuir los defectos de sodio y pasivarse, especialmente cerca de la superficie del absorbedor, mejorando significativamente el transporte de portadores.La técnica dio como resultado una eficiencia récord de CZTS de 11.4% en una célula solar sin cadmio.
Más allá de CZTS, el método también se ha mostrado prometedor en otros materiales solares de película delgada como el selenuro de cobre indium de indio (CIGS), lo que demuestra su aplicabilidad más amplia."Este avance fortalece el papel de CZTS como material celular superior en las arquitecturas en tándem, lo que permite una mejor integración de silicio y una utilización de espectro solar más amplia", agregó Sun.
Los investigadores ahora tienen como objetivo impulsar la eficiencia de CZTS más allá del 15% mientras mantienen sus ventajas económicas y ambientales."Refinar aún más el proceso de recocido de hidrógeno y explorar nuevas técnicas de optimización será clave para hacer de los CZT una alternativa viable para las tecnologías solares de próxima generación", dijo Sun.
"Nuestro trabajo fue impulsado por la necesidad de un material ecológico y de bajo costo para las células solares de próxima generación", dijo Kaiwen Sun, autor principal del estudio.“CZTS es un excelente candidato para células solares en tándem debido a su ajuste de banda sintonizable, estabilidad y sostenibilidad.Sin embargo, mejorar la eficiencia de la recolección de operadores ha sido un desafío ".