22.09.2020 - Max-Planck-Institut für Polymerforschung

Cómo se mueven las cargas en las células solares

La comprensión de los procesos microscópicos en las células solares perovskitas puede conducir a una mayor eficiencia

Cuando sale el sol, comienza una compleja danza en las células solares de perovskita, un tipo de célula solar que puede complementar o reemplazar las células solares de silicio existentes en el futuro: Los electrones son suministrados con energía por la luz y se mueven. Donde los electrones se mueven, dejan agujeros. Al mismo tiempo, los iones se mueven en el material de la perovskita. La comprensión de esta compleja danza, es decir, cómo se mueven exactamente estas partículas, puede ayudar a aumentar la eficiencia de las células solares. Gert-Jan Wetzelaer, jefe de grupo del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros (MPI-P) en Maguncia, y su equipo han utilizado una combinación de experimentos y simulaciones por ordenador para acercarse a los procesos microscópicos.

Cuando la luz cae sobre una célula solar, su energía se transfiere a los electrones, que a su vez pueden suministrar electricidad a un dispositivo - esta es la simple explicación de las células solares. Pero hablando microscópicamente, muchos procesos diferentes tienen lugar: Cuando el electrón se mueve, deja un agujero - que actúa como una carga positiva y se mueve en dirección opuesta a través del material de la célula solar - un semiconductor. Al mismo tiempo, las nuevas células solares basadas en nuevos materiales de perovskita contienen además átomos cargados, los llamados iones, que también se mueven en la célula solar e interactúan con los electrones y los agujeros.

En esta compleja interacción, es deseable transportar los electrones o los agujeros a los contactos de la célula solar lo más rápidamente posible, porque cuanto más tiempo permanezcan en el material, mayor será la probabilidad de que pierdan su energía por otros medios y la devuelvan al material. Para optimizar este tiempo, es importante tener un conocimiento preciso de la llamada "movilidad" - es decir, la velocidad - de los electrones y los agujeros. Sin embargo, esto era difícil de acceder en una célula solar en funcionamiento debido a esta compleja interacción entre los electrones, los agujeros y los iones de movimiento lento.

Gert-Jan Wetzelaer y sus colegas de investigación han medido primero la velocidad y la cantidad de los iones adicionales presentes en el material de la perovskita. Con esta información fueron capaces de realizar simulaciones por ordenador, que pudieron ser utilizadas para obtener la movilidad de los electrones y los agujeros a partir de las mediciones de la corriente eléctrica. Así han descubierto que los agujeros en particular se mueven más lentamente de lo que se pensaba originalmente.

"Estos resultados son muy importantes para poder optimizar la eficiencia de las células solares en el futuro", dice Wetzelaer. "Después de todo, si entendemos con más precisión los procesos exactos que limitan la movilidad de los electrones y los agujeros, podemos buscar formas de sortearlos".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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