Una célula solar de perovskita con electrodos de carbono totalmente impresos alcanza una eficiencia del 19,2%

Investigadores alemanes han tratado de mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita con electrodos de carbono mediante una bicapa transportadora de huecos hecha de semiconductores orgánicos, en lugar de una capa transportadora de huecos convencional (HTL), lo que, según afirman, puede mejorar su factor de llenado y la tensión en circuito abierto.

Explicaron que la sustitución del costoso oro, plata y cobre por carbono en las células solares de perovskita suele causar pérdidas de eficiencia y problemas de estabilidad en comparación con los dispositivos de referencia. “En el caso de las células imprimibles, nuestro objetivo es transferir esta tecnología a una línea de fabricación de rollo a rollo”, declaró a pv magazine Tian Du, coautor correspondiente, señalando que los siguientes pasos en el camino hacia la comercialización son fabricar un minimódulo solar en sustratos de vidrio, luego un minimódulo solar en sustrato flexible y, por último, transferirlo a la fabricación de rollo a rollo.

El equipo alemán construyó la célula con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en óxido de estaño(IV) (SnO2), el absorbedor de perovskita, la bicapa de transporte de huecos (HTbl) y el contacto de carbono. “La configuración HTbL forma una cascada de energía en la interfaz, en la que la HTL 2 exterior refuerza el contacto óhmico con el carbono, mientras que la HTL 1 interior reduce la recombinación superficial de la perovskita.
recombinación superficial de la perovskita”.

Para el absorbedor, utilizaron una perovskita de cationes mixtos conocida como (FAPbI3)0,93 (MAPbBr 3)0,07. Aplicaron las dos capas en un recubrimiento secuencial que, según dijeron, puede maximizar la inyección/extracción de agujeros en la interfaz del electrodo y minimizar al mismo tiempo la recombinación superficial de las capas de perovskita.

Probaron el dispositivo en condiciones de iluminación estándar y descubrieron que alcanzaba una eficiencia de conversión de potencia del 19,2%, una tensión de circuito abierto de 1,11 V, una corriente de cortocircuito de 23,7 A y un factor de llenado del 76%. En comparación, una célula de referencia con una sola capa de transporte de agujeros alcanzó una eficiencia del 17,3%, una tensión en circuito abierto de 1,06 V, una corriente de cortocircuito de 23,3 A y un factor de llenado del 76%.

La célula basada en la bicapa también mostró un funcionamiento estable de 2.500 h a 65 ºC en un entorno de nitrógeno.

La célula se describe en el estudio “Efficient, stable, and fully printed carbon-electrode perovskite solar cells enabled by hole-transporting bilayers” (Células solares de perovskita con electrodos de carbono eficientes, estables y totalmente impresas mediante bicapas transportadoras de huecos), publicado en Joule. El equipo de investigación está formado por académicos del Instituto de Materiales para Electrónica y Tecnología Energética (i-MEET) y del Instituto de Investigación en Micro y Nanoestructuras y Centro de Nanoanálisis y Microscopía Electrónica (CENEM).

“Nuestros resultados ponen de manifiesto que los electrodos de carbono pueden mejorar significativamente la estabilidad intrínseca de las células solares de perovskita sin modificaciones interfaciales específicas”, concluyen.