Una nueva solución para la estabilidad de las perovskitas

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Aunque las células solares de perovskita parecen estar bien encaminadas hacia la producción en masa, el interés en la tecnología sigue estando atenuado por las preocupaciones sobre la estabilidad del material y su sensibilidad a las condiciones atmosféricas.

Un grupo de científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos (NREL) afirman haber superado una de esas preocupaciones. Al optimizar la composición química de una célula, dicen que fueron capaces de suprimir un mecanismo conocido como segregación de fases inducida por la luz, que implica que los compuestos del dispositivo solar se descompongan bajo una exposición constante a la luz.

La mayoría de las células solares de perovskita se fabrican con haluros de yodo, bromo o cloro. El equipo del NREL, sin embargo, encontró que una ‘perovskita triple’ que incorporaba los tres materiales ofrecía varias ventajas de estabilidad y también podía devolver la alta eficiencia de conversión alcanzada por otras perovskitas.

La composición de estas células está descrita en el artículo “Triple-halide, wide-bandgap perovskites with suppressed phase-segregation for efficient tandems”, publicado en Science. El grupo dijo que su enfoque era único porque los investigadores incorporaron cloro directamente en cantidades mucho mayores que en trabajos anteriores. Los científicos descubrieron que la estructura triple de la perovskita ofrecía mejoras significativas en la vida del fototransporte y en la supresión de la segregación de fases inducida por la luz, incluso a intensidades de luz de hasta 100 soles.

Estabilidad

El grupo fabricó células de perovskita triple de 1 cm² que alcanzaron una eficiencia del 20,3% y retuvieron más del 96% del rendimiento después de 1.000 horas en el punto de máxima potencia de seguimiento a 60 grados centígrados – y más del 97% después de 500 horas a 85 grados centígrados. La célula también se incorporó a un dispositivo tándem de perovskita-silicio que alcanzó una eficiencia del 27%.

“Ahora que hemos demostrado que somos inmunes a esta segregación de fase reversible a corto plazo, el siguiente paso es continuar desarrollando capas y arquitecturas de contacto estables para alcanzar los objetivos de fiabilidad a largo plazo, permitiendo que los módulos tengan una duración de 25 años o más”, dijo Caleb Boyd, el autor principal del artículo. “El siguiente paso es seguir demostrando pruebas de estabilidad acelerada para probar realmente lo que les podría suceder a los módulos en 10 o 20 años”.

La triple estructura de la perovskita también permitió una mayor sintonización de la brecha de banda, lo que podría aumentar la eficiencia de una célula tándem de perovskita-silicio más allá del 30% y abrir posibilidades con otras estructuras celulares como las células tándem de perovskita-CIGS, solar de concentración y más.

“La exploración de las perovskitas de triple haluro ha identificado una nueva y prometedora región de estabilidad monofásica de la perovskita”, declaró el grupo en el documento, “y prepara el camino para otra dimensión de la ingeniería de composición de las perovskitas”.