Eliminando los peligros del plomo de las células solares de perovskita

Instituto Federal de Tecnología de Lausana

“La conversión de células solares de perovskita de energía solar a electricidad es increíblemente alta, alrededor del 25%, y ahora se acerca al mejor rendimiento de las células solares de silicio”, dice el profesor Laszlo Foro de la Escuela de Ciencias Básicas de la EPFL. “Pero su ingrediente central es el plomo, que es un veneno; si los paneles solares fallan, puede filtrarse al suelo, ingresar a la cadena alimentaria y causar enfermedades graves”.

El problema es que en la mayoría de los haluros de plomo, la perovskita puede disolverse en agua.Esta solubilidad en agua y la solubilidad en otros disolventes es en realidad una gran ventaja, porque hace que la construcción de paneles solares de perovskita sea más simple y económica; otra ventaja con su rendimiento, pero la solubilidad en agua puede convertirse en un problema. peligro real para el medio ambiente y la salud cuando el panel se rompe o se moja, por ejemplo, cuando llueve.

Por lo tanto, el plomo debe capturarse antes de que llegue al suelo y debe ser posible reciclarlo. Este problema ha atraído una gran cantidad de investigaciones exhaustivas porque es el principal obstáculo para que las autoridades reguladoras aprueben la producción comercial a gran escala de células solares de perovskita. Sin embargo, los intentos de fabricar perovskita insoluble en agua y sin plomo han producido un rendimiento deficiente.

Ahora, el grupo Forró ha presentado una solución elegante y eficaz, que implica el uso de una sal fosfato transparente, que no bloquea la luz solar, por lo que no afecta al rendimiento. Y en caso de falla de un panel solar, la sal de fosfato reacciona instantáneamente con el plomo para producir un compuesto insoluble en agua que no se puede filtrar en el suelo y se puede reciclar. El trabajo ha sido publicado en ACS Applied Materials & Interfaces.

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“Hace unos años, descubrimos que los cristales de sal de fosfato transparentes y baratos, como los que se encuentran en los fertilizantes del suelo, se pueden incorporar en varias partes de dispositivos de perovskita de haluro de plomo tipo sándwich, como fotodetectores, luces LED o células solares. ”Dice Andrei Horvath, autor de El primero en estudiar. “Estas sales reaccionan inmediatamente con los iones de plomo en presencia de agua, precipitándolos en fosfato de plomo insoluble en agua”.

“La química ‘a prueba de fallas’ evita que los iones de plomo escapen y puede hacer que los dispositivos de perovskita sean más seguros para su uso en el medio ambiente o cerca de los humanos”, dice Márton Kollár, químico responsable del crecimiento de cristales de perovskita.

“Demostramos que este enfoque puede usarse para construir fotodetectores funcionales, y sugerimos que la amplia comunidad de investigadores y centros de I + D que trabajan en dispositivos tan diferentes como células solares y LED podrían implementarlo en sus prototipos”, agrega Pavao Andreevich. Quién distinguió a los fotodetectores sensibles.

Forró concluye: “Este es un estudio muy importante, diría yo central, para la comercialización a gran escala de células solares basadas en perovskita”.

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