Científicos del MIT desarrollan un recubrimiento para perovskitas

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Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts han desarrollado un material conductor transparente que, según ellos, podría afinarse aún más para lograr un rendimiento comparable al de las soluciones comerciales actuales. El grupo demostró que el material podía incorporarse a una célula solar perovskita y este hecho aumentó la estabilidad y la eficiencia.

Las células solares dependen de un material transparente y conductor de electricidad para transportar la electricidad desde la célula donde se genera hasta el sistema más grande. Tales componentes también son valiosos en la tecnología de pantalla táctil y otras aplicaciones, y es raro encontrar materiales que presenten las dos propiedades requeridas.

El óxido conductor transparente (TCO) más común, según el MIT, es el óxido de titanio indio (ITO), utilizado en muchas células solares. El TCO, sin embargo, presenta materiales raros y costosos y, según el MIT, es bastante frágil y tiende a agrietarse después de un período de uso.

Hace dos años, el grupo del MIT comenzó a trabajar con un polímero orgánico conocido como PEDOT que mostró potencial, pero estaba muy lejos de ser capaz de igualar el rendimiento de ITO. Los últimos resultados del grupo, publicados en Science Advances, muestran una mejora drástica, aunque el material sigue estando por detrás del óxido de titanio indio.

Siemens por centímetro

Los investigadores del MIT afirman que la transparencia y la conductividad combinadas se miden en siemens por centímetro y que la ITO tiene una cifra que oscila entre 6.000 y 10.000. Utilizando un proceso recientemente optimizado de deposición química oxidativa de vapor, que deposita una capa de unos pocos nanómetros de espesor en una estructura de cristales alineados horizontalmente para aumentar la conductividad, el material del MIT alcanzó los 2.800 siemens/cm.

Ilustración que muestra la cámara de vacío utilizada para depositar la capa conductora transparente sobre un material de sustrato en la parte superior de la cámara. Imagen cortesía de Gharahcheshmeh et al, editada por MIT News.

 

El artículo de Science Advances también describe cómo el grupo sintetizó una célula solar perovskita de yoduro de plomo y formamidinio de ‘doble A’ de cesio, e incorporó una película PEDOT de 15 nanómetros como capa de transporte de agujeros. Los resultados mostraron que las células que incorporan el material del MIT tuvieron un rendimiento considerablemente mejor que otras fabricadas para la comparación, en las que la nueva película PEDOT fue sustituida por un material PEDOT:PSS disponible en el mercado.

Las células PEDOT mostraron una eficiencia media del 17,2%, en comparación con el 15,5% del grupo de comparación. En las pruebas de estabilidad, las células mantuvieron el 76% de su eficiencia inicial después de 42 días en el aire ambiente, comparado con sólo el 37% para las células de comparación.

El grupo también observó que el proceso de fabricación de su recubrimiento es más simple que el utilizado para producir otros materiales comerciales de TCO, ya que requiere una temperatura relativamente baja de 140 grados centígrados y solo un solo paso del proceso de depositar el material directamente sobre un sustrato.

Aunque el material no se ha demostrado a mayor escala, los investigadores confían en que los resultados se puedan ampliar. “No hay ninguna barrera técnica para que esto avance”, dijo la profesora del MIT Karen Gleason. “En realidad es solo cuestión de quién va a invertir para llevarlo al mercado.”