Las células de perovskita cristalina son la clave para las células solares de película fina de vanguardia. Aunque ya alcanzan niveles muy altos de eficiencia en el laboratorio, las aplicaciones comerciales se ven obstaculizadas por el hecho de que el material es demasiado inestable. Es más, No existe un proceso de producción industrial confiable para perovskitas. En un nuevo estudio publicado en el Revista de letras de química física , Los físicos de la Universidad Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU) presentan un enfoque que podría resolver este problema. También describen en detalle cómo se forman y decaen las perovskitas. Los resultados podrían ayudar a producir células solares de alto rendimiento en el futuro.

En 2009, Los investigadores pudieron demostrar por primera vez que los compuestos orgánicos-inorgánicos con una estructura cristalina especial de perovskita son buenos absorbentes que pueden convertir eficazmente la luz solar en electricidad. En tan solo unos años, la eficiencia de las células solares de perovskita se incrementó a más del 20 por ciento en el laboratorio.

"Aunque moderno, Las células solares de silicio monocristalino alcanzan valores ligeramente mejores, son mucho más difíciles de fabricar, y han estado en desarrollo durante mucho más tiempo, "dice el Dr. Paul Pistor, físico de MLU y autor principal del estudio. En la actualidad, sin embargo, No existen células solares basadas en perovskita listas para el mercado, ya que no existe un proceso establecido para la producción a gran escala de perovskitas. Además, las delgadas capas de cristal son inestables y sensibles a las influencias ambientales. "Las altas temperaturas o la humedad hacen que las perovskitas se descompongan y pierdan su capacidad de convertir la luz solar en electricidad, ", dice Pistor. Sin embargo, las células solares tienen que soportar temperaturas elevadas porque están permanentemente expuestas al sol.

En su estudio, los físicos de Halle investigaron un especial, perovskita inorgánica que consiste en cesio, plomo y bromo o yodo. En lugar de utilizar los procesos químicos húmedos habituales para producir las perovskitas, implementaron un proceso que ya se usa ampliamente en la industria para producir capas delgadas y una variedad de componentes. En una cámara de vacío los materiales precursores se calientan hasta que se evaporan. Luego, la perovskita se condensa sobre un sustrato de vidrio más frío y crece una fina capa cristalina.

"La ventaja de este método es que cada parte del proceso se puede controlar muy bien. De esta manera, las capas crecen de manera muy homogénea, y el grosor y la composición de los cristales se pueden ajustar fácilmente, ", explica Pistor. Su equipo pudo así producir capas de perovskita basadas en cesio que no se descomponían hasta que alcanzaban temperaturas de 360 ​​grados centígrados. Usando análisis de rayos X de vanguardia, los investigadores también analizaron los procesos de crecimiento y descomposición de los cristales en tiempo real.

Los resultados proporcionan información importante sobre las propiedades subyacentes de las perovskitas y apuntan a un proceso que puede ser adecuado para la realización industrial de la tecnología moderna de células solares basada en perovskitas.