Un equipo de químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), Lituania junto con físicos del instituto científico Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Alemania, ofrece un enfoque novedoso para la formación selectiva de capas en células solares de perovskita. La molécula, sintetizado por los químicos de KTU, se ensambla en una monocapa, que puede cubrir una variedad de superficies y puede funcionar como un material de transporte de agujeros económico en una celda solar de perovskita.

Las células solares basadas en perovskita están dando lugar a nuevos fotovoltaicos emergentes, y ya es competitivo con tecnologías solares bien establecidas que se utilizan en paneles solares en todo el mundo. Un paso importante hacia la producción en masa de esta nueva generación de células solares es el desarrollo de capas de contacto selectivo eficientes que serían compatibles con la deposición de capas de perovskita en varios sustratos.

El recubrimiento por rotación y la deposición de vapor son los dos métodos principales que se utilizan actualmente para la formación de capas de perovskita en las células solares. El recubrimiento por rotación implica el goteo de una solución líquida sobre las superficies de rotación; durante el proceso, se pierde una gran cantidad de material. La deposición de vapor requiere altas temperaturas y tecnologías de vacío complejas, y no todas las moléculas son aptas para evaporarse.

Los químicos de KTU han sintetizado una molécula que se ensambla en una monocapa, y que puede cubrir uniformemente cualquier superficie de óxido, incluidas las superficies texturizadas de las células solares de silicio utilizadas en arquitecturas en tándem.

"No es polímero, pero moléculas más pequeñas, y la monocapa formada a partir de ellos es muy fina. Esta, y el hecho de que la monocapa se forme sumergiendo la superficie en la solución hace que este método sea mucho más económico que las alternativas existentes. También, la síntesis de nuestro compuesto es un proceso mucho más corto que el del polímero que se utiliza habitualmente en la producción de células solares de perovskita, "dice Ernestas Kasparavičius, Doctor. estudiante de la Facultad de Tecnología Química de KTU.

El material sintetizado tuvo que ser probado. El equipo de físicos de HZB en Berlín, Alemania encabezada por el Dr. Steve Albrecht, en colaboración con el estudiante de doctorado de KTU, Artiom Magomedov, utilizó con éxito este nuevo material como una capa transportadora de agujeros en las células solares de perovskita.

"En nuestro laboratorio en Kaunas, estudiamos el uso de moléculas autoorganizadas para formar la capa de electrodo tan delgada como 1-2 nm, cubriendo uniformemente toda la superficie. Durante mi pasantía en Berlín, pude aplicar nuestro material y producir un primer elemento solar en funcionamiento con solo un contacto selectivo de una sola capa de espesor, "dice Magomedov, investigador de la Facultad de Tecnología Química de KTU.

Esta técnica de monocapa de autoensamblaje logra un consumo de material extremadamente bajo y una alta eficiencia:la eficiencia de conversión de energía del elemento fue cercana al 18 por ciento, que es excepcionalmente alto para una nueva tecnología. También, cuando la monocapa autoensamblante se utiliza como capa transportadora de huecos en células de perovskita, no se necesitan aditivos para mejorar el rendimiento. Esto podría mejorar significativamente la vida útil de los elementos. Tras el éxito inicial, Los científicos de KTU están sintetizando nuevos materiales para la formación de monocapa. Las primeras pruebas de los materiales optimizados en HZB dieron como resultado celdas con una eficiencia superior al 21 por ciento.