La investigación sobre el uso de materiales de perovskita como células solares ha experimentado un auge en los últimos años. siguiendo los informes de altas eficiencias de conversión de energía, que han seguido subiendo. Nueva investigación publicada en la revista Materiales hoy revela cómo mejorar la vida útil de estas células solares.
A pesar del intenso interés en los materiales para aplicaciones de energía solar, "Mejorar la estabilidad de las células solares de perovskita es una tarea desafiante, "explica el Dr. Chang Kook Hong, Autor correspondiente, de la Universidad Nacional de Chonnam en Corea del Sur.
Perovskita es el término general para cualquier mineral que tenga la misma estructura cristalina que una forma particular de óxido de calcio y titanio. desenterrado por primera vez en los Montes Urales de Rusia en 1839 y llamado así por el mineralogista ruso L. A. Perovski. La estructura única de las perovskitas se puede modificar para obtener propiedades particulares cambiando los diversos cationes y aniones a partir de los cuales se forman. Fundamentalmente, la estructura tiene la fórmula química general ABX3 donde la 'A' y la 'B' representan iones metálicos cargados positivamente, cationes, que son muy diferentes en tamaño, y la 'X' es un anión cargado negativamente que se une a ambos cationes metálicos uniéndolos en el cristal.
Las perovskitas se pueden sintetizar en el laboratorio de forma muy económica y formar películas delgadas que se pueden incorporar a las células solares. Los cationes no necesitan ser iones metálicos, pero puede ser cualquier ion cargado positivamente, como el ion amonio o un ion orgánico; siempre que A y B sean de diferentes tamaños y se utilice un ión negativo adecuado, darán la estructura de perovskita.
El Dr. Hong y sus colegas han desarrollado un método conocido como coprecipitación para hacer una película delgada que comprende óxido de níquel nanoporoso como capa transportadora de huecos (HTL) para una célula solar de perovskita que utiliza la composición única de FAPbI3 o MAPbBr3 como capa de perovskita. . Los agujeros son el equivalente positivo de los electrones negativos en las discusiones sobre electroquímica. FAPbI3 es yoduro de plomo de formamidinio y MAPbBr3 es bromuro de plomo de metilamonio. Además, utilizaron un compuesto de nanopartículas de óxido de zinc inorgánico orgánico estable al aire como ETL (capa transportadora de electrones) para proteger la capa de perovskita del aire.
"Optimizamos con éxito las capas protectoras HTL y ETL a base de óxido metálico para un absorbente de perovskita altamente eficiente mediante un método simple que puede producir energía fotovoltaica estable al aire, "explica el coautor, el Dr. Sawanta Mali." Nuestro principal objetivo es resolver el problema del tedioso proceso de fabricación de aditivos dopados convencionales, muy caro HTL inestables al reemplazar los de bajo costo, óxidos metálicos de tipo py n inorgánicos estables al aire, "Añadió el Dr. Mali.
Las pruebas preliminares de la destreza de su dispositivo utilizando esta arquitectura de dispositivo de perovskitas revelaron una eficiencia de conversión de energía del 19,10 por ciento (± 1 por ciento). La densidad de corriente del dispositivo era de casi 23 miliamperios por centímetro cuadrado y podía generar 1.076 voltios. En tono rimbombante, el dispositivo podría mantener cuatro quintas partes de este nivel de eficiencia en uso durante unos cinco meses.
El equipo sugiere que su enfoque podría abrir el camino hacia células solares de perovskita altamente eficientes y estables al aire. "Esta técnica se limita a la escala de laboratorio, sin embargo, la fabricación a gran escala también debería ser posible con esta arquitectura de dispositivo, "dijo el Dr. Hong.
