Células solares de perovskita para interiores con un 32% de eficiencia

Científicos de la Universidad Mahidol de Tailandia han desarrollado células solares de perovskita de triple catión para aplicaciones con poca luz mediante un proceso de fabricación basado en la deposición antisolvente y el recocido térmico al vacío (VTA).

“El VTA da lugar a una morfología compacta, densa y dura, al tiempo que suprime los estados trampa en las superficies y los límites de grano, que son los principales responsables de las pérdidas de excitones”, declararon, haciendo hincapié en la importancia del segundo paso para producir una capa de perovskita de alta calidad. “Como la intensidad de la luz en interiores es al menos 300 veces inferior a la de la luz solar, es valiosa la formación densa y homogénea de perovskita mediante recocido térmico al vacío”.

Los investigadores aplicaron el proceso mediante un matraz de vacío conectado a una bomba de vacío con presión controlable y situado encima de una placa caliente para regular la temperatura. Utilizaron un material de perovskita conocido como FA0,45MA0,49Cs0,06Pb(I0,62Br0,32Cl0,06)3 tratado con bromuro y cloruro. Tras el tratamiento, su banda prohibida energética era de 1,80 eV.

Construyeron la célula con un sustrato de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en óxido de estaño(IV) (SnO2), el absorbedor de perovskita, una capa de transporte de huecos (HTL) de Spiro-OMeTAD, un electrodo superior de carbono y otra capa de FTO. El dispositivo tiene un área activa de 0,04 cm2.

Probada bajo luz interior a 1000 lux, la célula mostró una eficiencia de conversión de potencia del 27,7%, una tensión de circuito abierto de 0,93 V y una corriente de cortocircuito de 0,16 mA/cm2, con una eficiencia máxima que alcanzó el 32,0%. Un dispositivo de referencia sin tratamiento VTA alcanzó una eficiencia del 25,5%, una tensión de circuito abierto de 0,91 V y una corriente de cortocircuito de 0,16 mA/cm2, con una eficiencia máxima del 30,7%.

“El VTA permite reducir la rugosidad de la superficie y las trampas electrónicas tanto en la masa como en la superficie”, afirma el grupo refiriéndose al rendimiento superior de la célula basada en VTA. “El VTA abre las puertas a la formación de perovskitas robustas y podría adaptarse prácticamente a diversas composiciones de perovskitas con vistas a aplicaciones optoelectrónicas deseables para la sociedad moderna”.

La célula solar se presenta en el estudio “Robust perovskite formation via vacuum thermal annealing for indoor perovskite solar cells” (Formación robusta de perovskita mediante recocido térmico al vacío para células solares de perovskita de interior), publicado en Scientific Reports.