Nueva solución para mejorar la eficiencia y la estabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita

Actualizado: 16/08/2022

En los últimos años, los investigadores han intentado desarrollar nuevos diseños de células solares de perovskita que puedan mejorar su rendimiento, eficiencia y estabilidad a lo largo del tiempo. Una posible forma de conseguirlo es combinar perovskitas de haluro bidimensionales y tridimensionales para aprovechar las propiedades de estos dos tipos diferentes de perovskitas.

La estructura cristalina bidimensional de las perovskitas de haluro 2-D es muy resistente a la humedad; por lo tanto, podría ayudar a aumentar el rendimiento y la durabilidad de las células solares con una capa de perovskita de haluro 3-D que absorbe la luz.

Sin embargo, la mayoría de las soluciones de combinación de perovskitas de haluro bidimensionales y tridimensionales que se han propuesto hasta ahora consisten simplemente en mezclar estos dos materiales.

Recientemente, investigadores de la Universidad Nacional de Seúl y de la Universidad de Corea han desarrollado un método alternativo para crear células solares que combinen perovskitas de haluro bidimensionales y tridimensionales. Este enfoque, descrito en un artículo publicado en Nature Energy, podría ayudar a mejorar simultáneamente tanto la eficiencia como la estabilidad a largo plazo de estas células.

Aunque la mezcla de diferentes películas de perovskita tiene cierto efecto positivo en la eficiencia y la estabilidad a la humedad, la formación de 2-D mediante el proceso de solución con la reacción química del precursor de 2-D con el haluro de 3-D tiene limitaciones, como la vulnerabilidad al calor y la dificultad para implementar uniones para el diseño del campo eléctrico interno en el dispositivo debido a una formación de fase cuasi-2-D no intencionada. Hemos intentado resolver este problema.

Jun Hong Noh

Para superar las limitaciones de las soluciones propuestas anteriormente para crear células solares basadas en haluros 2-D/3-D, el profesor Noh y sus colegas trataron de crear una unión adecuada entre la capa absorbente de luz de una célula solar y la capa funcional 2-D. Esta capa funcional se encuentra en muchas estructuras existentes de células solares de alta eficiencia.

Gracias a esta solución de diseño única, los investigadores pudieron hacer crecer una película 2D altamente cristalina sobre la película 3D de perovskita de haluro sin dañarla y sin usar disolventes. El resultado fue la formación de una unión 2-D/3-D intacta.

El profesor Noh y sus colegas descubrieron que su método no da lugar a la formación involuntaria de una película casi 2D, que a veces puede producirse cuando se mezclan películas de perovskita de haluro 2D y 3D. La estructura resultante es estable desde el punto de vista térmico y permite a los investigadores controlar fácilmente el grosor de la película 2D y manipular el campo eléctrico interno de la unión 2D/3D.

Esta solución podría usarse pronto para crear células solares de perovskita de unión de haluros 2-D/3-D que tengan tanto una alta eficiencia como una gran estabilidad térmica.

Más información: www.nature.com