Material solar sin plomo con interruptor incorporado

Estos cristales de perovskita sin plomo no solo recolectan energía del sol, sino que también pueden cambiar de polaridad.

Las células solares utilizan un campo eléctrico para separar las cargas positivas y negativas para generar electricidad. Durante la fabricación, las células solares se dopan con productos químicos para crear una capa separada que almacena cargas positivas y negativas por separado.

Los investigadores de UC Berkeley han encontrado un enfoque más simple para fabricar células solares: un material solar cristalino con un campo eléctrico incorporado, una propiedad que es posible gracias a lo que los científicos llaman "ferroelectricidad". Este nuevo material ferroeléctrico, fabricado con tribromuro de germanio y cesio (CsGeBr3 o CGB), está inherentemente polarizado. Sin dopaje, los cristales acumulan cargas positivas en un lado y cargas negativas en el otro.

CGB es una "perovskita de haluro" sin plomo que es fácil de sintetizar en comparación con el silicio. Una de las razones para usar este material es que, a diferencia de otros materiales de perovskita, es inherentemente libre de plomo y su eliminación no debe causar contaminación ambiental.

"Si puede pensar en un material solar libre de plomo que no solo recopile la energía del sol, sino que también tenga el beneficio adicional de tener un campo eléctrico formado espontáneamente de forma natural, las posibilidades en las industrias de la energía solar y la electrónica son bastante emocionantes". dijo el coautor principal Peidong Yang.

CGB también podría avanzar en una nueva generación de dispositivos de conmutación, sensores y almacenamiento súper estable que responden a la luz, dijo el coautor principal Ramamoorthy Ramesh.

Al probar el material, los investigadores encontraron que la absorción de luz de CGB es sintonizable, abarcando el espectro de luz visible a ultravioleta (1,6 a 3 electronvoltios), un rango ideal para lograr una alta eficiencia de conversión de energía en una celda solar utilizada en raras ocasiones. en ferroeléctricos convencionales. Los experimentos de detección eléctrica realizados en el laboratorio de Ramesh por Zhang y Eric Parsonnet, estudiante graduado de física de UC Berkeley y coautor del estudio, revelaron polaridad conmutable en CGB.

"Este material de perovskita ferroeléctrica, que es esencialmente una sal, es sorprendentemente versátil", dijo Yang. "Esperamos probar su verdadero potencial en un dispositivo fotovoltaico real".