BiVO₄ - Célula fotovoltaica de unión líquida con un 0,2% de eficiencia de conversión de energía solar

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• La electroquímica
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• El vanadato de bismuto (BiVO4) es un material fotoánodo clave para la oxidación del agua.
• Su comportamiento fotoelectroquímico con la pareja redox trioduro/ioduro sigue siendo poco conocido.
• La comprensión de estas interfaces es crucial para el desarrollo de dispositivos fotoelectroquímicos eficientes.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la fotoelectroquímica de BiVO4 con la pareja triyoduro/ioduro redox.
• Construir y analizar células fotovoltaicas líquidas basadas en BiVO4.
• Evaluar el impacto del dopaje con molibdeno (Mo) en el rendimiento del dispositivo.

Principales métodos:

• Mediciones del potencial de circuito abierto.
• Escaneos fotoelectroquímicos.
• Espectroscopia fotovoltaica de superficie de líquido (SPS).
• Fabricación de celdas sándwich FTO/BiVO4/KI

Principales resultados:

• Las interfaces BiVO4/trioduro/ioduro generan hasta 0,55 V de energía fotovoltaica.
• Las células construidas alcanzaron hasta un 0,22% de eficiencia de conversión de energía, 0,32 V de fotovoltaica y 1,8 mA de fotocorriente cm-2.
• El dopaje de Mo mejoró la conductividad y la eficiencia del fotón-corriente incidente, pero redujo la fotovoltaica debido a defectos y uniones de Schottky.

Conclusiones:

• Este estudio presenta la primera célula fotovoltaica líquida BiVO4, aclarando sus principios y limitaciones de funcionamiento.
• La transferencia del agujero al yoduro es rápida, suprimiendo la oxidación del agua.
• Las pérdidas de fotovoltaje provienen de la desalineación del borde de la banda, la transferencia de electrones hacia atrás y los defectos inducidos por Mo.