Medición del rendimiento al aire libre en perovskitas

En el caso de las células solares de perovskita, la demostración de un rendimiento estable a largo plazo es uno de los mayores obstáculos que quedan para su comercialización. Y dado que el comportamiento de la tecnología en muchos niveles es bastante diferente al de las tecnologías fotovoltaicas más establecidas, la simple aplicación de las normas de la industria basadas en ellas podría no ofrecer una imagen completa del potencial o de los riesgos que conlleva esta nueva tecnología.

Cuando se trata de pruebas de laboratorio para confirmar los logros de eficiencia y otros aspectos, ha surgido un estándar no oficial para explicar las diferencias en el comportamiento de la perovskita en comparación con el silicio. Esto implica una mayor exposición a la luz acompañada de la supervisión del punto de máxima potencia para asegurar una medición estable.

Sin embargo, la medición del rendimiento a largo plazo de una célula o un módulo en un entorno exterior es un asunto más complejo que implica la consideración de muchos más factores. Y hacerlo con precisión será clave para convencer a la industria del potencial de la tecnología de la perovskita, desarrollar nuevas normas adecuadas para garantizar la calidad y abrir nuevas vías para mejorar aún más la eficiencia y la durabilidad.

Factor de idealidad

Teniendo esto en cuenta, científicos de la Universidad Jaume I, de Castellón (España), y la Universidad de Antioquia de Colombia desarrollaron una nueva metodología para supervisar el rendimiento en exteriores de los módulos fotovoltaicos de perovskita, utilizando el “factor de idealidad”, que establece la medida en que el rendimiento real del dispositivo sigue el rendimiento calculado de un dispositivo “ideal”. El grupo señaló otras propiedades de las células de perovskita, como la débil dependencia de la tensión de circuito abierto de la temperatura, para desarrollar una metodología que pudiera determinar tanto la vida útil de un módulo (el tiempo que tarda en degradarse el rendimiento hasta el 80% de su valor inicial) como comprender mejor y limitar los mecanismos que causan la degradación del rendimiento.

La metodología se describe en el documento “High-throughput analysis of the ideality factor to evaluate the outdoor performance of perovskite solar minimodules”, publicado en Nature Energy. Para validarlo, el grupo fabricó ‘minimódulos’ de perovskita compuesta por triyoduro de plomo de metilamonio y los colocó en el exterior para recopilar datos de rendimiento.

Al monitorear el factor de idealidad, el grupo pudo estudiar tres patrones de degradación separados en el material. Y para las células y módulos de perovskita, sugieren que el reporte de datos sobre la temperatura nominal operativa de la célula podría ofrecer un método de alto rendimiento para evaluar el rendimiento en el exterior en el futuro.

“La principal ventaja de este enfoque es que proporciona una visión física directa relacionada con los procesos de recombinación”, explican los investigadores. “El análisis complementario y la determinación del factor de idealidad pueden proporcionar información crítica para la caracterización de los dispositivos y la comprensión de los procesos de degradación, a fin de acelerar la optimización de esta tecnología o de otras tecnologías con propiedades similares que podrían estar en desarrollo”.