Las capas de perovskita organometálica para células solares a menudo se fabrican mediante la técnica de recubrimiento por rotación sobre sustratos compactos. Estas capas de perovskita generalmente exhiben agujeros, sin embargo, alcanza niveles asombrosamente altos de eficiencia. La razón por la que estos agujeros no causan cortocircuitos significativos entre el contacto frontal y posterior ha sido descubierta por un equipo de HZB encabezado por el Dr.-Ing. Marcus Baer en cooperación con el grupo encabezado por el profesor Henry Snaith (Universidad de Oxford) en BESSY II.

Las primeras perovskitas organometálicas mostraron niveles de eficiencia de sólo un pequeño porcentaje (2,2 por ciento en 2006). Eso cambió rápidamente sin embargo. El nivel récord ahora se encuentra considerablemente por encima del 22 por ciento. El aumento de eficiencia equivalente en la tecnología de células solares de silicio comercialmente dominante tomó más de 50 años. Adicionalmente, Se pueden producir películas delgadas de perovskitas organometálicas de bajo costo a gran escala, por ejemplo, por centrifugado y horneado (por lo que el disolvente se evapora y el material cristaliza).

Sin embargo, la fina película de perovskita que resulta del recubrimiento por centrifugación sobre sustratos compactos generalmente no es perfecta, pero en cambio presenta muchos agujeros. El problema es que estos agujeros podrían provocar cortocircuitos en la celda solar al entrar en contacto las capas adyacentes de la celda solar. Esto reduciría considerablemente el nivel de eficiencia. Sin embargo, no se observa tal reducción.

Ahora, Marcus Bär y su grupo, junto con el grupo de Espectro-Microscopía del Instituto Fritz Haber, han examinado cuidadosamente muestras de Henry Snaith. Usando microscopía electrónica de barrido, mapearon la morfología de la superficie. Posteriormente analizaron las áreas de muestra que presentaban agujeros para su composición química utilizando métodos espectromicrográficos en BESSY II. "Pudimos demostrar que el sustrato no estaba realmente expuesto, incluso en los agujeros, pero en vez, se forma una fina capa, esencialmente como resultado de los procesos de deposición y cristalización, que aparentemente previene cortocircuitos, "explica la estudiante de doctorado Claudia Hartmann.

Los científicos también pudieron determinar que la barrera de energía que los portadores de carga tuvieron que superar para recombinarse entre sí en caso de un encuentro directo de las capas de contacto es relativamente alta. "La capa de transporte de electrones (TiO2) y el material de transporte para los portadores de carga positiva (Spiro MeOTAD) en realidad no entran en contacto directo. Además, la barrera de recombinación entre las capas de contacto es lo suficientemente alta como para que las pérdidas en estas células solares sean mínimas a pesar de los muchos agujeros en la película delgada de perovskita, "dice Bär.

El estudio se publica en Interfaces de materiales avanzados .