Las nuevas células solares de perovskita alcanzan una eficiencia récord del 21,4%

Actualizado: 23/04/2022

Las células solares de perovskita (PSC) son una de las tecnologías de células solares de más rápido crecimiento. Son de capa fina, ligeras, flexibles y están fabricadas con materiales de bajo coste. Sin embargo, este tipo de células solares sigue enfrentándose a un gran problema: la rápida degradación del material de perovskita en condiciones ambientales.

Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, sintetizaron los materiales que se utilizaron para construir un módulo solar de perovskita que batió el récord de eficiencia, con un 21,4%. Esto se consiguió gracias a la pasivación de la capa activa de la célula solar, que aumenta la eficiencia de la célula y mejora notablemente su estabilidad.

La superficie de la perovskita se vuelve químicamente inactiva durante la pasivación, eliminando así los defectos de la perovskita que se producen durante la fabricación. Las células solares de perovskita aseguradas alcanzan una eficiencia del 21,4% con una estabilidad operativa a largo plazo de más de 1000 horas.

La pasivación se ha aplicado anteriormente, pero hasta ahora se formaba una capa bidimensional (2D) de perovskita sobre el absorbedor de luz tradicional tridimensional (3D) de perovskita, lo que dificultaba el movimiento de los portadores, sobre todo a altas temperaturas. Es fundamental evitar esto porque las células solares se calientan.

Dr. Kasparas Rakštys, investigador jefe de la KTU.

Para combatir este problema, los investigadores realizaron un estudio que estimó la energía mínima necesaria para formar perovskitas 2D. La superficie de la capa de perovskita 3D fue pasivada por diferentes isómeros de yoduro de fenil-etil amonio sintetizados por la KTU. Estos isómeros tienen la misma fórmula molecular pero diferentes disposiciones de los átomos en el espacio, lo que determina la probabilidad de formación de perovskitas 2D.

Los investigadores de la EPFL probaron los materiales en minimódulos solares de perovskita con un área activa más de 300 veces mayor que las típicas células solares de perovskita a escala de laboratorio. Estos minimódulos alcanzaron una eficiencia de conversión de energía solar récord del 21,4%. La superficie de la capa de perovskita de los minimódulos solares que batieron el récord se recubrió con materiales desarrollados por los químicos de la KTU.

El estudio demostró ser bastante eficaz para evitar los efectos negativos de la pasivación en las células solares. Se ha descubierto que un isómero con los grupos de pasivación más cercanos entre sí conduce a la pasivación más eficiente debido al impedimento estérico que evita la formación de perovskita 2D. Curiosamente, el impedimento estérico también se utiliza como herramienta en diferentes áreas de la química para evitar o ralentizar reacciones no deseadas.

Dr. Kasparas Rakštys

En la actualidad, los investigadores de la KTU trabajan con colegas de otros países para producir materiales funcionales que transporten agujeros y nuevas composiciones de perovskita.

Más información: www.nature.com (texto en inglés).

Vía ktu.edu