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Descubierto un nuevo material fotovoltaico estable y abundante en una base de datos de 40.000 candidatos

Después de decenas de avances con las perovskitas, la última gran novedad en el sector de los absorbentes solares, aparece un nuevo material fotovoltaico que, según un prometedor estudio, cumple con los tres requisitos de la industria: eficiencia, estabilidad y abundancia.

Un cribado de 40.000 materiales. La búsqueda de un material completamente nuevo para capturar la energía solar y convertirla en electricidad ha sido tradicionalmente un desafío en el que se compromete al menos uno de los requisitos: eficiencia, estabilidad o abundancia.

Combinando técnicas computacionales de ‘screening’ y detección de alto rendimiento, investigadores de la Universidad Dartmouth lograron hacer un cribado rápido de 40.000 materiales hasta dar con el compuesto Zintl-fosfuro BaCd2P2, un prometedor absorbente para células fotovoltaicas de película fina.

La nueva promesa fotovoltaica. La base de datos contenía materiales inorgánicos conocidos, tanto naturales como artificiales, y acabó seleccionando el Zintl-fosfuro BaCd2P2 por su banda prohibida directa de 1.45 eV, su elevada absorción óptica y su tolerancia a los defectos.

El BaCd2P2 es un compuesto químico de la familia de los Zintl, una clase de materiales única que se caracteriza por su interacción con elementos electronegativos como el fósforo, el azufre o el arsénico, lo que da lugar a estructuras complejas. En el caso específico del BaCd2P2, el bario (Ba) y el cadmio (Cd) interactúan con el fósforo (P), formando un fosfuro de Zintl. Esta combinación puede obtenerse de materiales abundantes.

Estabilidad probada en el laboratorio. Para descubrir si BaCd2P2 era estable, los científicos decidieron probarlo en condiciones de laboratorio. El material demostró ser altamente estable en aire y agua, superando a los absorbentes solares actuales que tienen problemas de estabilidad a largo plazo o dependen de elementos escasos.

«Puedes dejarlo fuera durante seis meses y seguirá igual», señaló uno de los investigadores. «Cuando no hay que preocuparse por la humedad y la contaminación del aire, los costes se reducen significativamente».

Tardaremos en verlo en un panel solar. Eficiente, estable y abundante, BaCd2P2 se posiciona como un material atractivo para despliegues a gran escala, pero el trabajo de investigación acaba de comenzar.

Los investigadores pretenden, por un lado, seguir mejorando sus herramientas de detección y, por otro, profundizar en las posibilidades de los Zintl, caracterizando mejor esta clase de materiales para comprender cómo absorben fotones y cómo transformarlos en células finas.

Imagen | Rawpixel /  Departamento de Energía de Estados Unidos

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