La arquitectura invertida de esta célula solar de perovskita, junto con la ingeniería de superficies, permitió a los investigadores mejorar la eficiencia y la estabilidad. Crédito:NREL
Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) lograron un avance tecnológico y construyeron una celda solar de perovskita con el doble beneficio de ser altamente eficiente y altamente estable.
El trabajo se realizó en colaboración con científicos de la Universidad de Toledo, la Universidad de Colorado-Boulder y la Universidad de California-San Diego.
Una estructura arquitectónica única permitió a los investigadores registrar una eficiencia estabilizada certificada del 24% bajo iluminación de 1 sol, lo que la convierte en la más alta de su tipo. La celda altamente eficiente también retuvo el 87 % de su eficiencia original después de 2400 horas de operación a 55 grados centígrados.
El artículo, "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells", aparece en la revista Nature . Los autores de NREL son Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson y Kai Zhu.
La perovskita, que se refiere a una estructura cristalina, ha surgido en la última década como un medio impresionante para capturar la luz solar de manera eficiente y convertirla en electricidad. La investigación sobre las células solares de perovskita se ha centrado en gran medida en cómo aumentar su estabilidad.
"Algunas personas pueden demostrar perovskitas con alta estabilidad, pero la eficiencia es menor", dijo Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia de NREL. "Debes tener una alta eficiencia y una gran estabilidad al mismo tiempo. Eso es un desafío".
Los investigadores utilizaron una arquitectura invertida, en lugar de la arquitectura "normal" que hasta la fecha ha producido las mayores eficiencias. La diferencia entre los dos tipos se define por cómo se depositan las capas sobre el sustrato de vidrio. La arquitectura de perovskita invertida es conocida por su alta estabilidad e integración en células solares en tándem. El equipo dirigido por NREL también agregó una nueva molécula, 3-(Aminometil) piridina (3-APy), a la superficie de la perovskita. La molécula reaccionó al formamidinio dentro de la perovskita para crear un campo eléctrico en la superficie de la capa de perovskita.
"Eso de repente nos dio un gran impulso no solo de eficiencia sino también de estabilidad", dijo Zhu.
Los científicos informaron que la ingeniería de superficie reactiva 3-APy puede mejorar la eficiencia de una celda invertida de menos del 23 % a más del 25 %. También señalaron que la ingeniería de superficie reactiva se destaca como un enfoque eficaz para mejorar significativamente el rendimiento de las celdas invertidas "a nuevos niveles de eficiencia y confiabilidad operativa de última generación". Los nuevos aditivos para las células solares en tándem de perovskita aumentan la eficiencia y la estabilidad
