Células solares capaces de generar electricidad durante más de 1.000 h continuas con un rendimiento superior al 20%.
Las células solares de perovskita son una tecnología de células solares de nueva generación con un gran potencial. Ofrecen varias ventajas por su facilidad de fabricación, su bajo coste y su capacidad para producir dispositivos transparentes y flexibles con buena calidad en una salida laminar.
Pero las células solares de perovskita también tienen desventajas. Son propensas a la degradación cuando reaccionan con las moléculas de agua, y ha resultado difícil hacerlas duraderas y altamente eficientes.
El Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales de Japón ha desarrollado una célula solar de perovskita duradera de 1 cm2 capaz de generar electricidad durante más de 1.000 h continuas con una eficiencia de conversión fotoeléctrica superior al 20% en exposición a la luz solar.
Como esta célula solar puede fabricarse en la superficie de un material plástico a unos 100 °C, esta técnica puede utilizarse para desarrollar células solares ligeras y versátiles.
En la mayoría de las células solares de perovskita, cuando la capa de perovskita absorbe la luz solar, genera electrones y huecos. A continuación, estos electrones y huecos migran por separado a la capa de transporte de electrones adyacente y a la capa de transporte de huecos, respectivamente, donde fluyen para producir una corriente eléctrica.
Para mejorar simultáneamente la eficiencia y la durabilidad de las células solares de perovskita, estas capas y las interfaces entre ellas deben permitir que los electrones y los agujeros se muevan a través de ellas con mayor libertad, al tiempo que las interfaces son impermeables a las moléculas de agua.
El equipo de investigación del NIMS añadió un derivado de la hidracina que contiene átomos de flúor que repelen el agua (5F-PHZ) a la interfaz entre la capa de transporte de electrones y la capa de perovskita.
El equipo afirma que esta interfaz impidió con éxito que las moléculas de agua que habían penetrado en la capa de transporte de electrones entraran en contacto con la capa de perovskita. El resultado es la mejora de la durabilidad de la célula solar. El uso de la interfaz también redujo el número de defectos cristalinos que se formaron en la superficie de la capa de perovskita, una causa de la disminución de la eficiencia de generación de energía.
Además, el equipo añadió un derivado del ácido fosfónico a la interfaz entre la capa de transporte de huecos y la capa de perovskita. Esto minimizó la formación de defectos en la capa de transporte de huecos y, por tanto, mejoró la eficiencia de generación de energía de la célula solar.
A continuación, el equipo planea desarrollar células solares de perovskita aún más eficientes y duraderas creando una base de datos de moléculas que puedan integrarse en la interfaz, realizando investigaciones basadas en datos y diseñando moléculas que puedan utilizarse para mejorar las propiedades interfaciales.
Vía www.nims.go.jp
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