Nuestro camino hacia las células solares escalables y de alto rendimiento (derecha) es a través de la comprensión de la relación del procesamiento de la solución con el orden atómico-estructural y las propiedades optoelectrónicas de los materiales semiconductores (izquierda).
Un equipo de investigadores, incluidos expertos en energías renovables de la Universidad de Northumbria, ha recibido una financiación significativa para revolucionar la fabricación y aplicación de dispositivos fotovoltaicos utilizados para producir energía solar.
Junto con colegas de las universidades de Bristol y Loughborough, los científicos de Northumbria tienen como objetivo crear una nueva tecnología que permitirá que los paneles solares se integren en ventanas, revestimientos y tejados, permitiendo que las áreas urbanas generen su propia energía limpia y renovable.
Su proyecto , Dispositivos fotovoltaicos de película delgada inorgánicos procesados con solución (SolPV) , ha recibido 1,93 millones de libras esterlinas del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), parte de Investigación e Innovación del Reino Unido (UKRI).
A diferencia de las tecnologías solares establecidas, el proyecto SoIPV se centrará en el desarrollo de uniones semiconductoras inorgánicas, que emiten menos carbono durante la fabricación. Fundamentalmente, también pueden hacerse flexibles, semitransparentes y adaptarse a una variedad de sistemas e infraestructuras, lo que significa que pueden integrarse más fácilmente en los edificios.
El equipo de la Universidad de Northumbria está dirigido por la Dra. Devendra Tiwari , con el apoyo de los profesores Guillaume Zoppi y Neil Beattie. Se les ha concedido más de 600.000 libras esterlinas por su participación en el proyecto de investigación.
El Dr. Tiwari dijo: “Para mí, lo más destacado y el desafío de la propuesta están ahí en el título del proyecto: 'Procesamiento de soluciones'. El procesamiento de la solución es mucho menos intensivo en capital y es mucho más adecuado para permitir la integración de células solares en andamios y ventanas que la tecnología de fabricación actual predominante para las células solares de película delgada.
“Por lo tanto, ofrece la oportunidad de producir sistemas fotovoltaicos integrados rentables. El desafío consiste en demostrar el rendimiento comercializable y la escalabilidad del proceso y resolver problemas desde el nivel atomístico hasta el nivel de dispositivo. Tal versatilidad y experiencia multinivel para realizar esta transición de laboratorio a fábrica es lo que Northumbria aporta al equipo ".
Actualmente solo hay dos tipos de tecnología de células solares en el mercado: una basada en silicio y otras dos que utilizan tecnología de células solares de película delgada (TFSC) basadas en semiconductores compuestos inorgánicos.
Debido a su elegante arquitectura y fabricación a baja temperatura, TFSC se puede acoplar más fácilmente con materiales de construcción compuestos de vidrio y plástico. El procesamiento de la solución que se utilizará como parte del proyecto también permite una fabricación más fácil en superficies curvas.
El proyecto SolPV tiene como objetivo ofrecer una alternativa a una tecnología TFSC existente basada en selenuro de cobre, indio, galio (CIGS). El equipo desarrollará una alternativa de próxima generación: cobre, zinc, estaño, sulfo-seleniuro (CZTS).
La función de la Universidad de Northumbria será desarrollar un procesamiento de soluciones escalables y prototipos de células solares de alto rendimiento que utilicen cobre, zinc y estaño, todos los cuales son abundantes y de bajo costo. Reemplazarán al indio y al galio que se utilizan en la tecnología fotovoltaica actual, que en contraste son raros y costosos.
El equipo también ideará nuevos métodos de fabricación de células solares que les permitirán integrarse más fácilmente en ventanas, edificios, automóviles y vehículos aéreos sin afectar la funcionalidad principal, impulsando así la electrificación sostenible en todos los aspectos.
Esta innovación también reducirá la necesidad de utilizar tierras rurales cultivables para granjas de paneles solares, así como infraestructura adicional para transportar electricidad desde ubicaciones remotas a las ciudades.
La concesión de fondos para el proyecto SolPV es un ejemplo más de la larga y exitosa trayectoria de la Universidad de Northumbria en la investigación de células solares y energía.
En 2019, Northumbria, en colaboración con las universidades de Newcastle y Durham, lanzó el Centro EPSRC de Formación Doctoral en Universidades del Nordeste de Energías Renovables , con el objetivo de formar a 65 estudiantes de doctorado durante cinco años.
Conocido como ReNU, el centro recibió una financiación de £ 5,5 millones del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas, con contribuciones de socios de la industria que elevan el valor total del proyecto a aproximadamente £ 11 millones.
La Universidad de Northumbria también formó recientemente el grupo Energy Futures , que reúne a investigadores de una amplia gama de disciplinas con una visión central para lograr emisiones netas de carbono cero.
Fuente: newsroom