La instalación de un muro defensivo en un partido de fútbol es un desafío deportivo principal. A ningún entrenador le gusta un hueco entre los defensores en la pared. Los científicos están abordando un problema similar para mejorar la estabilidad de las células solares de perovskita (PSC).

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Guo Xin y el profesor Li Can del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China (CAS) mejoró la estabilidad de las PSC al eliminar las brechas de van der Waals en un Ruddlesden ampliamente estudiado -Popper (RP) -fase, bidimensional (2-D), materiales de perovskita en capas.

Los materiales recientemente desarrollados son una serie de perovskitas en capas de fase 2-D de Dion-Jacobson (DJ), cuales, sin huecos, tienen una estructura extremadamente estable y pueden defenderse de los ataques de la humedad, calor y luz de manera más eficiente, lo que conduce a una excelente estabilidad de los PSC en las duras condiciones de prueba. Los hallazgos del equipo se publicaron en Joule el 21 de diciembre.

Los PSC se han mostrado muy prometedores para la energía fotovoltaica de próxima generación. Sin embargo, su inestabilidad limita el desarrollo posterior debido a la escasa estabilidad estructural de las perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas tridimensionales convencionales, que se utilizan habitualmente como materiales de captación de luz en las PSC.

Las perovskitas en capas 2-D han atraído mucho interés de investigación en los últimos años porque ofrecen una mejor estabilidad que los análogos tridimensionales tradicionales. En la mayoría de los casos, el término "perovskitas en capas 2-D" se refiere a las de fase RP, en el que están presentes las lagunas de van der Waals. Estas brechas crean interacciones débiles entre capas, disminuyendo así la estabilidad de la estructura de perovskita en capas y el dispositivo.

"A diferencia del caso RP, Nuestras perovskitas en capas de fase 2-D DJ se forman alternando enlaces de hidrógeno entre capas orgánicas e inorgánicas sin espacios, lo que hace que su estructura sea más estable, "dijo el profesor Guo.

"Las tensiones externas como la humedad, el calor y la luz no pueden degradar fácilmente tales materiales. Esto es como un muro defensivo en un partido de fútbol. Imagine que cada jugador defensivo es una capa orgánica o una capa inorgánica en perovskitas en capas bidimensionales. Si están uno al lado del otro en una fila, el pateador no puede convertir fácilmente un gol. Si hay espacios entre los jugadores en la pared, el pateador puede anotar fácilmente, que es como la situación en las perovskitas en capas RP 2-D, "Guo explicó.

Se necesita más energía de las tensiones externas para degradar las perovskitas 2D de fase DJ que sus contrapartes RP. Como en un partido de futbol se debe hacer una patada banana para sortear una buena muralla defensiva, por lo que es más difícil para el pateador.

"En efecto, los PSC fabricados con nuestros materiales exhibieron una estabilidad más sobresaliente que los que usan perovskitas de fase 2-D 3-D y RP, ", dijo el profesor LI." Nuestros dispositivos sin sellar pueden mantener el 95 por ciento de la eficiencia inicial tras la exposición a diversas tensiones severas, incluido el almacenamiento en el aire ambiente durante 4, 000 horas, calentado a 85 oC con una humedad relativa del 85 por ciento durante 168 horas, e iluminado continuamente durante 3, 000 horas ".

"La mayor eficiencia que obtuvimos de los PSC hechos a partir de nuestras perovskitas 2-D es un poco más del 13 por ciento. Aunque este es uno de los valores más altos entre los PSC 2-D, va a la zaga de la eficiencia de vanguardia de los PSC 3-D. Por lo tanto, es necesario realizar más esfuerzos para mejorar aún más la eficiencia de estos PSC 2-D, ", dijeron los investigadores de DICP en su informe.