Una colaboración liderada por el grupo Palomares del ICIQ profundiza la comprensión del impacto que tiene el cambio de materiales en una célula solar de perovskita en su rendimiento. Los resultados, publicado en la revista revisada por pares Ciencias de la energía y el medio ambiente informará el diseño de los componentes de las células solares, aumentando así su atractivo comercial.

Las células solares basadas en perovskita son la tecnología solar de más rápido avance hasta la fecha. Desde que se utilizaron por primera vez en 2009, Las células solares de perovskita han logrado altas eficiencias (más del 22% bajo irradiación solar estándar) a bajos costos de producción. Aunque la mayoría de los componentes de perovskita están optimizados, todavía hay margen de mejora. Especialmente en referencia a los Materiales de Transporte de Agujeros (HTM) empleados.

La colaboración, entre investigadores de los grupos Palomares y Vidal del ICIQ, el grupo de Química Física de Superficies e Interfaces del Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC) e IMDEA Nanocienca, arroja luz sobre las razones detrás de las diferencias observadas en el rendimiento de las células solares de perovskita al comparar cuatro HTM diferentes que presentan propiedades químicas y físicas cercanas.

Los pequeños cambios pueden ser poderosos

Las células solares basadas en perovskita se están acercando a la estabilidad necesaria para ser confiables como productos comerciales potenciales en condiciones de trabajo. La principal preocupación son los materiales utilizados, en particular spiro-OMeTAD, el HTM más utilizado, que es propenso a la degradación. Por lo tanto, la investigación actual se centra en encontrar alternativas. "Los científicos han estado diseñando nuevas moléculas que podrían reemplazar al espiro-OMeTAD durante años. Buscando moléculas con características eléctricas y ópticas similares a las del espiro-OMeTAD y esperando obtener resultados similares. Pero al probar nuevos HTM, en lugar de obtener resultados similares, las celdas funcionaron muy mal. Entonces decidimos entender por qué sucedió esto, "explica Núria F. Montcada, investigador postdoctoral del grupo Palomares y uno de los primeros autores del trabajo.

Los investigadores se dieron cuenta de que se seleccionaron nuevas moléculas con el potencial de reemplazar espiro-OMeTAD como HTM en función de sus propiedades en solución. Sin embargo, en células solares funcionales, estas moléculas se preparan en forma de películas delgadas cuyas superficies, Sucesivamente, se ponen en contacto con otros materiales, formando interfaces. Las interfaces creadas pueden conferir cambios en las propiedades de las moléculas.

A través de la colaboración con científicos del ICMAB, Se midió la función de trabajo de la superficie de cada capa de HTM en las células solares de perovskitas para encontrar que "los niveles de energía de Spiro-OMeTAD se alinean perfectamente con respecto a los otros componentes de la célula, mientras que el panorama energético es menos favorable para las capas de las nuevas moléculas HTM probadas. Las superficies e interfaces creadas en la pila de células solares tienen un papel crucial en el rendimiento funcional del dispositivo. "dice Carmen Ocal, investigador del ICMAB.

"Debemos ser conscientes de que la interfase perovskita-HTM puede cambiar los niveles de energía y producir desalineaciones energéticas no deseadas. Hemos llegado a demostrar que el estudio de moléculas debe coincidir con las condiciones en las que se va a utilizar la molécula; de lo contrario, El diseño de moléculas es solo prueba y error, "dice Montcada.