Los consumidores de todo el mundo exigen fuentes de energía más ecológicas; por lo tanto, optimizar el rendimiento y la viabilidad económica de las células solares es un foco de investigación importante. Mejorar la eficiencia de las células solares de perovskita ha sido una prioridad particular; sin embargo, Se ha puesto menos énfasis en comprender qué hace que el rendimiento de la celda se deteriore. Ahora, Los hallazgos recientes de investigadores de la Universidad de Tsukuba proporcionan un estudio a nivel microscópico de las células solares de perovskita para abordar la brecha de conocimiento.

Las perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas son materiales atractivos para su uso en células solares porque son fáciles y baratos de preparar y absorber la luz en una amplia gama de longitudes de onda. Las células solares que utilizan capas de perovskita como material fotoactivo se mejoran continuamente. con un enfoque particular en su eficiencia de conversión de energía (PCE), que ahora puede superar el 25%.

Sin embargo, centrarse en mejorar los PCE por sí solo podría hacer que los investigadores se pierdan los importantes pasos hacia adelante que podrían resultar de una comprensión más detallada de los mecanismos subyacentes. Por ejemplo, la cuestión de qué causa el deterioro del rendimiento de las células solares de perovskita es una cuestión importante que no ha sido respondida de forma exhaustiva.

Se sabe que factores externos como el oxígeno y la humedad en el aire comprometen las capas de perovskita. Sin embargo, los cambios internos que afectan el desempeño de las células no se comprenden tan bien. Por lo tanto, los investigadores han probado el mecanismo de deterioro mediante espectroscopía de resonancia de espín electrónico (ESR).

"Llevamos a cabo una espectroscopia de ESR en células solares de perovskita mientras estaban en uso, que nos dio una imagen en tiempo real de los cambios a nivel molecular, "explica el autor correspondiente del estudio, el profesor Kazuhiro Marumoto". observamos las cargas y defectos, y estados de giro relacionados, en las capas de células solares mientras se medían las características de corriente-voltaje de las células solares. Esto nos permitió comprender las relaciones entre estos factores ".

Esta investigación en profundidad de las células solares de perovskita en funcionamiento mostró que los cambios en los estados de giro son el resultado de cambios en el transporte de huecos, así como de la formación de capas de dipolos eléctricos interfaciales. Por lo tanto, se llegó a la conclusión de que el deterioro de las células podría evitarse mejorando la movilidad de la carga en el material de transporte del orificio y evitando la formación de una capa de dipolo eléctrico.

"Establecer que los cambios en los estados de giro están correlacionados con el rendimiento del dispositivo ha ampliado significativamente nuestra comprensión de las células solares de perovskita, El profesor Marumoto dice:"Esperamos que nuestros hallazgos proporcionen un nuevo y valioso punto de partida para el desarrollo continuo de las células solares y ayuden a acelerar la realidad de la energía verde rentable".