Una investigación ha encontrado una nueva forma de reforzar un elemento clave de las células de perovskita, aumentando su vida útil.
La primera fábrica en el mundo para la fabricación de células solares de perovskita se ha inaugurado recientemente en Wroclaw (Polonia). Un hito que, sin embargo, no ha frenado la investigación y los estudios en este campo.
Por el contrario, el objetivo de crear un panel fotovoltaico de perovskita eficiente, económico e integrable en cualquier sustrato, sigue siendo el objetivo de un gran número de científicos. El último avance en este sentido procede de un equipo de la Universidad de Brown, que ha dado un gran paso para mejorar la fiabilidad a largo plazo.
Se han producido grandes avances en el aumento de la eficiencia de conversión de energía de las células solares de perovskita. Pero el último obstáculo que hay que superar antes de que la tecnología pueda estar ampliamente disponible es la fiabilidad: fabricar dispositivos que mantengan su rendimiento a lo largo del tiempo. Hemos estado trabajando en este objetivo y nos complace informar de algunos avances importantes.
Nitin Padture, profesor de ingeniería de la Universidad de Brown.
Parte del problema tiene que ver con la estratificación necesaria para crear una unidad de trabajo. Cada célula contiene cinco o más capas distintas, cada una de las cuales realiza una función diferente en el proceso de producción eléctrica.
Como estas capas están hechas de materiales diferentes, responden de forma distinta a las fuerzas externas. Además, los cambios de temperatura que se producen durante el proceso de fabricación y el funcionamiento pueden hacer que algunas capas se expandan o contraigan más que otras. Esto crea tensiones mecánicas en las interfaces de las capas, con lo que se corre el riesgo de que las capas se desacoplen. Y si las interfaces se ven comprometidas, el rendimiento de las células cae en picado.
Un pegamento molecular para la perovskita.
Para resolver el problema, el equipo fabricó una especie de pegamento molecular para la interfaz más débil, la existente entre las películas de perovskita y la capa de transporte de electrones. La experimentación se centró en las llamadas monocapas autoensambladas o SAM con un átomo de silicio en una cara y un átomo de yodo en la otra.
Cuando introdujimos SAMs en la interfaz, descubrimos un aumento de la resistencia a la fractura de aproximadamente el 50%; lo que significa que cualquier grieta formada a este nivel tendería a no propagarse muy lejos. Así que, en efecto, las SAM se convierten en una especie de pegamento molecular que mantiene unidas las dos capas.
Nitin Padture
Todavía es prematuro hablar de un panel fotovoltaico de perovskita de larga duración, pero las pruebas han mostrado excelentes resultados en las células.
Los SAMs han aumentado significativamente la vida funcional de las unidades que han demostrado así mantener el 80% de su eficiencia incluso después de 1300 horas. Basándose en estos experimentos, los investigadores proyectan una vida útil máxima de unas 4.000 horas.
Más información: science.sciencemag.org
Vía www.brown.edu
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