La sal de cesio y rubidio mejora el rendimiento de las células de perovskita

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Investigadores de la Universidad de California en San Diego afirman haber encontrado una manera de aumentar la eficiencia de una célula solar a base de perovskita de aproximadamente un 2% simplemente agregando pequeñas cantidades de sal de cesio o rubidio.

De acuerdo con el artículo “Homogenized halides and alkali cation segregation in alloyed organic-inorganic perovskites” –publicado en la revista Science – , la adición de metal alcalino a las perovskitas de haluro de plomo es un proceso bien conocido para aumentar el rendimiento, pero anteriormente no había sido posible explicar por qué esto ocurría.  Lo que hace que la nueva investigación sea particularmente prometedora es el uso que hace de las técnicas de imágenes de rayos X de alta intensidad para entender cómo pequeñas proporciones de sal de cesio y rubidio actuaron como un refuerzo para el rendimiento celular.

“Al observar la composición dentro del material de perovskita, podemos ver cómo cada elemento individual desempeña un papel en la mejora del rendimiento del dispositivo”, dijo el coautor de la investigación, Yanqi Grace Luo. La contribución más importante de las sales, según el equipo de investigación, es que determinan una distribución más uniforme de los átomos de haluro dentro de la perovskita. “Encontramos que la uniformidad en la química y la estructura es lo que ayuda a que una célula solar de perovskita funcione a su máximo potencial”, dijo el coordinador de investigación David Fenning. “Cualquier heterogeneidad en esa columna vertebral es como un eslabón débil en la cadena”.

Zonas muertas mitigadas

Los científicos agregaron que el rubidio y el cesio mejorarán el rendimiento de las células en relación con las microscópicas “zonas muertas” inactivas en las células de perovskita, que absorben y retienen electrones de otras regiones y conllevan pérdidas de corriente y voltaje, lo que es perjudicial para el rendimiento del dispositivo.

Sin embargo, cuando las dos sales se acercaron a ellas, las zonas muertas no afectaron notablemente el rendimiento, aunque hubo algunas pérdidas efectivas. “Esto muestra cuán robustos son estos materiales, pero también que hay aún más oportunidades de mejora”, dijeron los investigadores.

Como han demostrado investigaciones recientes, la cantidad de productos químicos y materiales que se utilizan para mejorar el rendimiento de los dispositivos solares de perovskita ha aumentado constantemente. La lista incluye, entre otros, cesio-oro-yoduro; perovskitas sin plomo; halogenuros perovskitas dobles; manganeso; potasio; y metilamonio, plomo y yoduro.