Las perovskitas, una familia de materiales con propiedades eléctricas únicas, tienen el potencial de revolucionar diversos campos, entre ellos el de las células solares de nueva generación. Los investigadores han estado estudiando formas de fabricar dispositivos de perovskita más rentables y eficientes en el tiempo, y un estudio reciente de un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania ha logrado avances significativos hacia ese objetivo.

El equipo ha desarrollado un nuevo proceso para fabricar grandes dispositivos de perovskita más eficaz que los métodos tradicionales. El método permite crear muestras a granel de gran tamaño en cuestión de minutos, en lugar de días o semanas con los métodos tradicionales. Los materiales producidos son de alta calidad y pueden competir con las perovskitas monocristalinas.

Los investigadores utilizaron un método de sinterización denominado técnica de sinterización asistida por campos eléctricos y mecánicos (EM-FAST) para crear los dispositivos. La sinterización es un proceso habitual para comprimir polvos finos y convertirlos en una masa sólida de material mediante calor y presión. La técnica EM-FAST utiliza materiales secos, lo que abre nuevas posibilidades para la inclusión de nuevos dopantes, ingredientes que se añaden para adaptar las propiedades de los dispositivos y que no son compatibles con la química húmeda utilizada para fabricar películas finas. Esto podría acelerar el descubrimiento de nuevos materiales.

Además, la técnica EM-FAST permite obtener materiales estratificados, en los que un polvo se superpone a otro para crear composiciones de diseño. Esto abre la posibilidad de que los fabricantes diseñen dispositivos específicos y luego los impriman directamente a partir de polvos secos.

La técnica EM-FAST, también conocida como sinterización por chispa de plasma, consiste en aplicar corriente eléctrica y presión a los polvos para crear nuevos materiales. El proceso tiene un rendimiento del 100%, lo que significa que todas las materias primas entran en el dispositivo final, frente al rendimiento del 20% al 30% del procesamiento basado en soluciones.

La técnica produjo materiales de perovskita a 0,2 pulgadas por minuto, lo que permitió a los científicos crear rápidamente grandes dispositivos que mantuvieron un alto rendimiento en las pruebas de laboratorio. El equipo ha publicado sus resultados en la revista Nature Communications.

Los científicos de Penn State llevan mucho tiempo utilizando EM-FAST para crear dispositivos termoeléctricos. Este trabajo representa el primer intento de crear materiales de perovskita con la técnica, y los investigadores creen que podría abrir la puerta a nuevos avances en este campo.

“Esto abre la posibilidad de diseñar y desarrollar nuevas clases de materiales, incluidos mejores materiales termoeléctricos y solares, así como detectores de rayos X y γ”, dijo Amin Nozariasbmarz, profesor asistente de investigación en Penn State y coautor. “Algunas de las aplicaciones son cosas que ya conocemos, pero como se trata de una nueva técnica para fabricar nuevos materiales de perovskita de haluro con propiedades, estructuras y composiciones controladas, quizá haya espacio en el futuro para que de ahí surjan nuevos avances”.

El trabajo del equipo representa un emocionante paso adelante en el desarrollo de dispositivos de perovskita rentables y eficientes en el tiempo. Las aplicaciones potenciales de esta investigación son vastas y podrían tener implicaciones significativas en campos como las energías renovables y la electrónica. La investigación pone de relieve la importancia de seguir invirtiendo en investigación y desarrollo científicos, que tienen el potencial de impulsar el progreso y la innovación en una amplia gama de industrias.