Primer intento de construir células solares de perovskita estables a la luz ultravioleta que recogen energía de “luces negras”

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Investigadores de la Universidad de Strathclyde, en el Reino Unido, han fabricado una célula solar de perovskita que puede recoger energía de las luces LED de interior casi ultravioleta (UV-A) disponibles en el mercado, también conocidas comúnmente como “luces negras”. El dispositivo alcanzó una eficiencia del 20,63%, una tensión de circuito abierto de 1,02 V, una corriente de cortocircuito de 1,06 mA/cm2 y un factor de llenado del 78,89%, lo que se traduce en una potencia máxima de 775,86 μW/cm2.

“Las luces ultravioletas cercanas para interiores se utilizan habitualmente como luces decorativas en Halloween, Navidad, fiestas y pubs, así como para aumentar el crecimiento de las plantas y la esterilización en entornos médicos”, explica a pv magazine Aruna Ivaturo, autora correspondiente de la investigación. “Sin embargo, no se presta atención a estos dispositivos a pesar de su elevada energía fotónica. Hemos demostrado por primera vez la posibilidad de cosechar tales luces utilizando un absorbedor de perovskita estándar.”

Los científicos construyeron la célula solar con un sustrato de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), una capa transportadora de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnO2), un absorbedor basado en una perovskita conocida como triyoduro de plomo metilamonio (CH3NH3PbI3), una capa transportadora de huecos (HTL) de Spiro-OMeTAD y un electrodo superior de oro (Au).

Según Ivaturo, el absorbedor de perovskita utilizado en la célula tiene una elevada potencia de salida de alrededor de 1 mW/cm2, lo que contrasta con los menos de 100 mW/cm2 de la fotovoltaica de interior tradicional de captación de luz blanca.

Los científicos probaron el rendimiento de la célula con un LED casi ultravioleta de 395 W de potencia, que suele utilizarse en decoración de interiores. “La potencia incidente del LED UV se ajustó variando la distancia entre la célula solar y la lámpara y se midió con el espectrofotómetro ILT350, que tiene un rango de medición de 380 – 780 nm”, declararon, señalando que el espectro solar AM1.5G bajo 1 Sol, que proporciona condiciones de iluminación estándar, tiene una intensidad cercana al UV con una potencia de entrada de 4,6 mW/cm2 a longitudes de onda inferiores a 400 nm. “La intensidad máxima para medir el rendimiento del dispositivo se fijó en 150 lux, lo que corresponde a una potencia incidente de 3,76 mW/cm2”.

La célula solar campeona construida por el equipo de investigación alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 20,63%, una tensión de circuito abierto de 1,02 V, una corriente de cortocircuito de 1,06 mA/cm2 y un factor de llenado del 78,89%, lo que se tradujo en una potencia máxima de salida de 775,86 μW/cm2. “Los dispositivos pretratados con UV durante 6 h conservaron el 97,18% de su eficiencia máxima, mientras que los dispositivos pretratados durante 14 h conservaron el 92,38%”, añadieron los académicos. “Sin embargo, aumentar aún más el tiempo de pretratamiento UV a 24 h condujo a una caída significativa de la PCE y los dispositivos retuvieron el 84,1% de su eficiencia máxima.”

Presentaron la novedosa tecnología de células en el artículo “Near-Ultraviolet Indoor Black Light-Harvesting Perovskite Solar Cells” (Células solares de perovskita captadoras de luz negra casi ultravioleta para interiores), publicado en Applied Energy Materials. “Este trabajo abre una nueva dirección para avanzar en el despliegue práctico de células solares de perovskita para la recolección de energía de luz cercana al ultravioleta en interiores y, por lo tanto, es beneficioso para alimentar la electrónica moderna integrada con sensores e Internet de las Cosas (IoT) ubicada en entornos UV, como la atención médica, la horticultura y los lugares con decoraciones de luz negra cercanas al ultravioleta”, concluyeron.

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