Una nueva investigación podría conducir al diseño de nuevos materiales para ayudar a mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita (PSC).

Las células solares de perovskita son una tecnología fotovoltaica emergente que ha experimentado un aumento notable en la eficiencia de conversión de energía por encima del 20 por ciento.

Sin embargo, El rendimiento de la PSC se ve afectado porque el material de perovskita contiene defectos de iones que pueden moverse durante el transcurso de una jornada laboral. A medida que estos defectos se mueven, afectan el entorno eléctrico interno dentro de la celda.

El material de Perovskita es responsable de absorber la luz para crear carga electrónica, y también para ayudar a extraer la carga a un circuito externo antes de que se pierda en un proceso llamado "recombinación".

La mayor parte de la recombinación perjudicial puede ocurrir en diferentes lugares dentro de la célula solar. En algunos diseños ocurre predominantemente dentro de la perovskita, mientras que en otros ocurre en los bordes de la perovskita donde entra en contacto con los materiales adyacentes conocidos como capas de transporte.

Investigadores de las Universidades de Portsmouth, Southampton y Bath ahora han desarrollado una forma de ajustar las propiedades de las capas de transporte para alentar a los defectos iónicos dentro de la perovskita a moverse de tal manera que supriman la recombinación y conduzcan a una extracción de carga más eficiente, aumentando la proporción de la energía luminosa que cae. en la superficie de la celda que finalmente se puede utilizar.

Dr. Jamie Foster de la Universidad de Portsmouth, quién estuvo involucrado en el estudio, dijo:"El diseño cuidadoso de la celda puede manipular los defectos iónicos para moverlos a regiones donde mejoran la extracción de carga electrónica, aumentando así la potencia útil que puede ofrecer una célula ".

El estudio, publicado en Ciencias de la energía y el medio ambiente , mostró que el rendimiento de los PSC depende en gran medida de la permitividad (la medida de la capacidad de un material para almacenar un campo eléctrico) y la densidad de dopaje efectiva de las capas de transporte.

El Dr. Foster dijo:"Comprender cómo y qué propiedades de la capa de transporte afectan el rendimiento celular es vital para informar el diseño de las arquitecturas celulares con el fin de obtener la mayor potencia y minimizar la degradación.

"Descubrimos que el movimiento de iones juega un papel importante en el rendimiento del dispositivo en estado estable, a través de la acumulación resultante de carga iónica y la flexión de la banda en capas estrechas adyacentes a las interfaces entre la perovskita y las capas de transporte. La distribución del potencial eléctrico es clave para determinar el comportamiento transitorio y de estado estable de una celda.

"Además de esto, sugerimos que la densidad de dopaje y / o las permitividades de cada capa de transporte puedan ajustarse para reducir las pérdidas debidas a la recombinación interfacial. Una vez que se haya identificado este y el portador de cargo que limita la tasa, nuestro trabajo proporciona una herramienta sistemática para ajustar las propiedades de la capa de transporte para mejorar el rendimiento ".

Los investigadores también sugieren que los PSC fabricados con capas de transporte con baja permitividad y dopaje son más estables. que aquellos con alta permitividad y dopaje. Esto se debe a que dichas células muestran una acumulación reducida de vacantes de iones dentro de las capas de perovskita, que se ha relacionado con la degradación química en los bordes de la capa de perovskita.