Investigadores del Dartmouth College (Estados Unidos) han identificado el fosfuro de cinc (BaCd2P2) como posible material absorbente para células solares de película fina, tras realizar un cribado computacional de alto rendimiento entre 40.000 materiales inorgánicos prometedores.
“Por su dopabilidad, este material podría utilizarse como capa absorbente de tipo p para células de unión pn o como capa absorbente intrínseca para células p-i-n”, explicó a pv magazine Zhenkun Yuan, autor correspondiente de la investigación.
El grupo seleccionó los materiales inorgánicos de la base de datos Materials Project, que es una base de datos de libre acceso en la que se describen las propiedades de los materiales y que puede utilizarse para acelerar el desarrollo de una tecnología determinada mediante la predicción de nuevos materiales, tanto reales como hipotéticos.
Mediante el cribado, los científicos identificaron inicialmente materiales que ofrecen una brecha de banda adecuada, masas efectivas pequeñas y propiedades de defecto prometedoras. “Entre estos prometedores candidatos, seleccionamos el fosfuro de zintl (BaCd2P2) y demostramos explícitamente que las tasas de recombinación no radiativa calculadas en el BaCd2P2 son mejores o comparables a las de los absorbedores solares de alta eficiencia, como las perovskitas de haluro”, explicaron.
Tras identificar el material, el grupo descubrió que el fosfuro de cinc puede ser muy estable tanto en el aire como en el agua. “Puedes ponerlo a la intemperie durante seis meses y seguirá igual”, añadió Geoffroy Hautier, coautor del estudio. “Cuando no tienes que preocuparte por la humedad y la contaminación del aire, reduces considerablemente los costos”.
Mediante fotoluminiscencia brillante (PL, por sus siglas en inglés) y conductividad de microondas resuelta en el tiempo (TRMC), también se descubrió que el material tiene un bandgap de energía potencial de 1,45 eV y un tiempo de vida del portador de hasta 30 ns.
“Todos estos resultados indican que el BaCd2P2 es un prometedor absorbente de células solares de alto rendimiento con potencial para abrir una nueva vía en la fotovoltaica para toda una familia de absorbentes solares Zintl AM2X2, donde A y M son iones +2 y X es un pnicógeno”, afirman los investigadores.
“No lo tendremos como panel solar mañana”, añadió Hautier, “pero creemos que esta familia de materiales es excepcional y merece la pena estudiarla”.
Sus hallazgos se presentan en el artículo “Discovery of the Zintl-phosphide BaCd2P2 as a long carrier lifetime and stable solar absorber” (Descubrimiento del fosfuro de Zintl BaCd2P2 como portador de larga vida útil y absorbente solar estable), publicado en Joule.
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