科尔多瓦大学与德国马克斯普朗克实体研究所之间的合作努力正在以2D碳氮化物这种丰富、无毒且易于合成的材料设计太阳能电池方面取得进展。该工作发表在《先进能源材料》杂志上。

太阳能正处于蓬勃发展阶段。太阳能技术提升其尽可能多地捕捉光线并将其转化为能源，从而满足能源需求，对生态过渡向更可持续能源源使用至关重要。

在太阳能电池捕捉光线和家用电器等按需使用能源之间的过程中，能量的储存起着至关重要的作用，因为太阳能的可用性是具有固有间断性的。

为了促进这个储能过程并应对传统电池所需材料的提取、回收或稀缺性等问题的环境影响（如锂），"太阳能电池"的概念应运而生。太阳能电池将能够捕捉光线的太阳能电池与能量储存结合到一个单一装置中，从而在需要时可使用能源。

科尔多瓦大学物理学系的研究员阿尔贝托·希梅内斯-索拉诺与德国斯图加特市马克斯普朗克实体研究所的一个团队共同进行了一项研究，探索了基于2D碳氮化物材料制造太阳能电池的设计特性。

"在马克斯普朗克实体研究所的Bettina V. Lotsch教授的团队中，他们设法合成了一种能够吸收光线并将其能量存储起来以供随后按需使用的材料，"阿尔贝托·希梅内斯-索拉诺解释道，"我们想到可以使用它来创建太阳能电池。"

为此，团队首先必须找到一种方法来沉积一层薄薄的材料（2D碳氮化钾，聚(苯九氮酰亚胺)，K-PHI），创建一个稳定的结构，以开始制造光电设备，因为该材料通常是以粉末形式或纳米颗粒的水悬浮液形式存在。

这项先前的工作现在使他们能够提出这种太阳能电池设计，通过结合光学模拟和光电化学实验，他们能够解释该装置在捕捉阳光和储存能量方面的高性能特性。

该装置的物理结构由"高透明玻璃、具有透明导电涂层（以允许载荷传输）和一系列不同功能的半透明材料层以及封闭电路的导电玻璃"组成，该研究指出。

从本质上讲，这是一种由多个层次组成的三明治，其厚度经过研究以最大化光吸收和储存水平。在这种情况下，所提出的系统可以从两面吸收光线，因为它是半透明的。

该团队发现后置照明具有某些优势；通过创建一个根据实验限制的初始理论设计，他们成功阐明了这一点，因为这个基础科学项目不仅仅停留在纸面上，还将探索实验限制，并提出可行的太阳能电池设计。

这种装置具有很大的灵活性，因为它可以获得一次性大电流（如摄影闪光灯所需的电流）和持续一段时间的小电流（如手机所需的电流）。

该项目展示了这种装置的性能，它由一种无害、丰富、环境可持续的材料（从尿素中提取）制成，易于合成。下一步是继续研究其在实验室以外的各种情况下的运行，并将其调整到不同的制造可能性和需求中。