El sol es una fuente de energía inagotable y sostenible. Por eso, La energía fotovoltaica está ganando importancia en la producción de energía alemana. Entre los materiales prometedores para las células solares, con una alta eficiencia y bajos costos de producción, se encuentran las perovskitas organometálicas. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han desarrollado un tipo novedoso de capa de transporte de orificios de óxido de níquel altamente eficiente que se puede depositar en grandes áreas y alcanza eficiencias récord en estas células solares.

Con eficiencias superiores al 24 por ciento en el laboratorio, Las células solares de perovskita se encuentran entre los sistemas fotovoltaicos de película delgada más eficientes. En comparación con las células solares de silicio que actualmente predominan en el mercado, se pueden producir mucho más fácilmente y a un costo reducido.

Cuando la luz del sol golpea el absorbente de perovskita, los electrones se desprenden de su estado ligado y se someten a excitación. Al mismo tiempo, quedan agujeros cargados positivamente. "Para recolectar energía de la celda solar, estos electrones y agujeros deben eliminarse en diferentes lados del absorbedor. En las células solares de perovskita, esto se hace mediante capas portadoras de carga selectivas, es decir, membranas que permiten el paso de electrones o huecos, "dice Tobias Abzieher, investigadora doctoral en el Light Technology Institute (LTI) de KIT. "Las células solares de perovskita eficientes no solo requieren una capa de perovskita que absorbe la luz optimizada, sino también capas optimizadas selectivas de portadores de carga ".

Junto con otros científicos de KIT, Abzieher ha desarrollado un nuevo tipo de capa de transporte de huecos altamente eficiente basada en óxido de níquel (NiOx) para células solares de perovskita. Esta capa se puede producir a bajo costo y al contrario de los materiales orgánicos convencionales, es menos sensible a temperaturas superiores a 70 ° C. "Para depositar el material sobre el sustrato, utilizamos una tecnología de proceso de vacío, evaporación por haz de electrones. Por evaporación, El óxido de metal se deposita sobre un sustrato. Gracias al reducido número de parámetros del proceso, podemos producir grandes capas homogéneas de alta calidad constante, "Dice Abzieher.

Eficiencias récord

Las células solares de perovskita completamente procesadas al vacío alcanzan eficiencias de hasta el 16,1 por ciento y, por eso, se encuentran entre las células solares de perovskita más eficientes producidas por este método. Aparte de la deposición al vacío, el sustrato altamente eficiente también es ideal para la deposición del absorbente mediante impresión de inyección de tinta, un método de impresión ampliamente utilizado. Con este conocido método, Los científicos alcanzaron un récord mundial:sus capas absorbentes impresas por inyección de tinta alcanzaron eficiencias de hasta el 18,5 por ciento. "Actualmente, el trabajo se centra en la deposición mediante revestimiento rotatorio. Aquí, las eficiencias están por encima del 24 por ciento. Sin embargo, esta tecnología no se puede transferir a grandes áreas, "Dice Tobias Abzieher.

"Nos concentramos en métodos de producción escalables. Nuestro objetivo es transferir la energía fotovoltaica de perovskita del laboratorio a las fábricas, "dice el Dr. Ulrich W. Paetzold, Jefe del Grupo de Óptica y Materiales Avanzados para Fotovoltaica de Próxima Generación del Instituto de Tecnología de Microestructura (IMT) y del Instituto de Tecnología de la Luz (LTI) de KIT.