• Universitat de València

• Juan Ferrera González

La fotovoltaica s'ha convertit en la principal tecnologia d'energia renovable, encara que presenta una utilització espectral limitada. Les cèl·lules solars aprofiten predominantment l'espectre visible, deixant potencial sense explotar en els rangs infraroig i ultraviolats. La solució a aquesta limitació resideix en la tecnologia de conversió ascendent, capaç de recol·lectar fotons de menor energia i transformar-los en llum visible. Les nanopartícules de conversió ascendent s'han convertit en un component fonamental, en particular les nanopartícules de conversió ascendent de lantànids, capaços de realitzar una emissió de conversió ascendent eficient. Investigacions recents també han mostrat la integració de nanopartícules de conversió ascendent amb perovskites d'halur de plom. Aquestes perovskites són conegudes per les seues excepcionals capacitats de captació de llum, gràcies al seu ampli espectre d'absorció, alts coeficients d'absorció i elevada eficiència de fotoconversió. No obstant això, intents anteriors de fusionar nanopartícules de conversió ascendent amb perovskites van donar com a resultat una eficiència d'emissió sensibilitzada subòptima a causa de limitacions en la transferència d'energia. Això va destacar la necessitat de materials que pogueren millorar tant l'eficiència de la conversió d'energia com l'estabilitat dels dispositius fotovoltaics.

Investigadors de la Universitat de València han desenvolupat un nou material híbrid que combina nanopartícules de perovskita d'halurs inorgànics (LHPNP) i nanopartícules de conversió ascendent (UCNP) dins de nanoclusters de sal de plom en forma de tub. Aquest material híbrid exhibeix notables propietats d'absorció i emissió, la qual cosa dona com a resultat una emissió verda brillant baix llum ultraviolada i una eficiència de transferència d'energia significativament millorada des de nanopartícules de conversió ascendent a nanopartícules de perovskita. A més, aquest material híbrid permet la creació de pel·lícules amb notable eficiència d'emissió sensibilitzada, excel·lent morfologia i estabilitat seguint els estàndards internacionals (ISOS) per a l'estabilitat fotovoltaica orgànica.

La invenció també abasta mètodes de preparació del material híbrid i l'ús d'aquest material en la indústria fotovoltaica. La disposició racional de nanopartícules dins de nanoclusters millora l'eficiència de les emissions sensibilitzades a través de transferència d'energia de ressonància de Förster (FRET), que condueix a una pèrdua mínima d'energia. Les pel·lícules creades a partir d'aquest material híbrid estan estructurades uniformement sense clivelles ni buits i exhibeixen un rendiment quàntic millorat i una eficiència d'emissió sensibilitzada. Això confirma la transferència d'energia de ressonància (RET) entre les nanopartícules de conversió ascendent i les nanopartícules de perovskita, la qual cosa dona com a resultat pel·lícules amb una estabilitat òptica excepcional.

La invenció és aplicable en dispositius fotovoltaics.

La invenció té els següents avantatges:

• Propietats superiors d'absorció i emissió.
• Característiques òptiques millorades, la qual cosa dona com a resultat una emissió verda vibrant quan s'exposa a la llum ultraviolada i una major eficiència en la transferència d'energia de UCNP a LHPNP.
• Notable eficiència d'emissió sensibilitzada, sumada a una destacada morfologia i estabilitat en pel·lícules híbrides, segons protocols ISOS, atribuïbles al material híbrid.
• Molt adequat per al seu ús en dispositius fotovoltaics a causa del seu major rendiment d'eficiència i estabilitat millorada.
• Rendiment quàntic elevat i eficiència d'emissió sensibilitzada millorada de les nanopartícules de perovskita.
• Important estabilitat òptica.

• Patent concedida