Investigadores de la Universidad china de Tsinghua han desarrollado una célula solar de perovskita flexible basada en una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnO2). La novedad del diseño de célula propuesto consiste en el método de deposición por baño químico (CBD) utilizado para depositar el SnO2 sobre el sustrato flexible.
“Este método CBD difiere de investigaciones anteriores al utilizar sulfato de estaño (SnSO4) en lugar de cloruro de estaño(II) (SnCl2) como precursor del estaño para depositar el SnO2, lo que hace que el nuevo método sea compatible con sustratos flexibles sensibles a los ácidos”, explica el autor principal de la investigación, Chenyi Yi. “El sulfato SO42- residual que queda tras la CBD basada en SnSO4 beneficia además la estabilidad de la célula solar de perovskita debido a la fuerte coordinación entre el plomo (Pb2+) de la perovskita y el SO42- del SnO2”.
El grupo de investigación explicó que la calidad de la ETL es clave para conseguir altas eficiencias de conversión de potencia en células solares flexibles de perovskita y señaló que se eligió el SnO2 debido a su alta movilidad de carga masiva, amplio bandgap y buena alineación de bandas de energía con la perovskita. Sin embargo, también añadieron que el crecimiento incontrolado de nanocristales durante el proceso CBD puede dar lugar a una ventana de deposición estrecha para la película de SnO2 de alta calidad, lo que a su vez puede conducir a una reproducibilidad “insatisfactoria”.
Los académicos construyeron la célula con un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO) y tereftalato de polietileno (PET), la ETL de SnO2, un absorbente de perovskita, una capa de transporte de huecos (HTL) basada en spiro-OMeTAD y un contacto metálico de oro (Au).
Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 25,09%, una tensión de circuito abierto de 1,188 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 25,29 mA cm-2 y un factor de llenado del 83,5%. Los investigadores también especificaron que la eficiencia de la célula fue certificada en un 24,90% por una entidad de pruebas no especificada.
También afirmaron que el dispositivo era capaz de conservar el 90% de la eficiencia inicial tras 10.000 ciclos de flexión. “El crecimiento controlable del SnO2 no sólo garantiza una excelente reproducibilidad del CBD, sino que también permite la reutilización del baño químico, lo que resulta muy prometedor para aplicaciones a gran escala”, explicó el grupo.
“El objetivo último es que estas células solares flexibles de perovskita de alta eficiencia pasen de la escala de laboratorio a la producción industrial, lo que permitirá una aplicación comercial generalizada de esta tecnología en diversos campos, desde la tecnología vestible, la electrónica portátil y las fuentes de energía aeroespaciales hasta las soluciones de energía renovable a gran escala”, añadió Yi.
El nuevo diseño de célula se presentó en el estudio “25% – Efficiency flexible perovskite solar cells via controllable growth of SnO2” (25% – Células solares de perovskita flexibles de eficiencia mediante crecimiento controlable de SnO2), publicado en iEnergy.
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