Primer intento de construir células solares basadas en perovskita híbrida de polihaluro de oro

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Investigadores del Instituto de Investigación de Suecia (RISE) han propuesto el uso de compuestos de poliyoduro de oro como capas activas en células solares monolíticas.

“Buscamos construir células solares basadas en oro no tóxico, lo que abre otras áreas de aplicación, como la electrónica de consumo, la electrónica flexible y las aplicaciones de interior, donde el precio no siempre es el factor más crítico”, explicó el investigador Allan Starkholm a pv magazine. “Estas áreas no requieren necesariamente eficiencias muy elevadas. Y lo que es más importante, las ideas en las que se basan estos nuevos materiales podrían utilizarse como conceptos para nuevos materiales y también en perovskitas convencionales para, posiblemente, aumentar las eficiencias.”

El grupo de investigación propuso utilizar, en concreto, dos compuestos de poliyoduro de oro pseudo-2D conocidos como [DodMe2S][AuI4][I3] y [Et3S][AuI4][I5], que produjeron bandgaps ópticos de 1,40 y 1,25 eV, respectivamente.

“Estos estrechos intervalos de banda son similares a los de algunos compuestos de oro de tipo perovskita de los que se ha informado recientemente e indican su idoneidad para la energía fotovoltaica”, afirman.

Los investigadores utilizaron líquidos iónicos de poliyoduro (PIL) como solución precursora para la deposición de los compuestos en forma de películas finas. Afirmaron que al ensamblar dispositivos de células solares con los compuestos mencionados deben evitarse el vacío y las altas temperaturas.

Construyeron células solares sin plomo basadas en los dos compuestos como capas absorbentes utilizando una estructura de dispositivo formada por un sustrato de óxido de estaño (FTO), películas de óxido de titanio (TiO2), una capa intermedia de dióxido de circonio (ZrO2), una capa transportadora de huecos de óxido de níquel(II) y un electrodo de carbono.

Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula solar campeona desarrollada por los científicos alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 0,052%. “Las mediciones de referencia muestran que existe un gran potencial de mejora utilizando esa estructura de dispositivo en condiciones ambientales”, declaró Starkholm.

“Nuestro trabajo no incluyó realmente un análisis de costes en profundidad, pero una de las materias primas se basa en el oro, que es relativamente caro en comparación con el plomo utilizado en las células solares de perovskita convencionales”, añadió, cuando se le preguntó por los costes de la célula. “También depende un poco del área de aplicación, pero probablemente sería más cara que las convencionales”.

Los científicos describieron la nueva tecnología de células de perovskita en “Gold Polyiodide Hybrid Perovskite Solar Cells” (Células solares de perovskita híbrida de poliyoduro de oro), publicado recientemente en ACS Publications.

“Los resultados actuales demuestran una posible vía hacia nuevas estrategias de diseño de materiales complejos orgánico-inorgánicos de metal-haluro/poliyoduro sin plomo y la posibilidad de ensamblar dispositivos estables de células solares monolíticas basados en materiales que normalmente se consideran demasiado sensibles a las duras condiciones de procesamiento”, afirman los científicos.

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