Los investigadores han descubierto el mecanismo exacto que hace que las nuevas células solares se descompongan en el aire. allanando el camino para una solución.

Las células solares aprovechan la energía del sol y proporcionan una alternativa a las fuentes de energía no renovables como los combustibles fósiles. Sin embargo, se enfrentan a desafíos derivados de los costosos procesos de fabricación y la escasa eficiencia:la cantidad de luz solar convertida en energía utilizable.

Los materiales absorbentes de luz llamados perovskitas de haluro de plomo orgánico se utilizan en un nuevo tipo de células solares que han demostrado ser muy prometedoras. ya que son más flexibles y más baratos de fabricar que las células solares tradicionales construidas con silicio.

Sin embargo, Las células de perovskita se degradan rápidamente en condiciones naturales. disminuyendo considerablemente su rendimiento en cuestión de días. Ésta es una de las razones por las que no se utilizan ampliamente en la actualidad.

Previamente, un equipo dirigido por científicos del Departamento de Química de Imperial descubrió que esta ruptura se debe a la formación de "superóxidos" que atacan el material de perovskita. Estos superóxidos se forman cuando la luz que golpea las células libera electrones, que reaccionan con el oxígeno del aire.

Ahora, en un estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , el equipo ha determinado cómo se forman los superóxidos y cómo atacan el material de perovskita, y han propuesto posibles soluciones.

Óxidos no tan super

Trabajando con químicos en la Universidad de Bath, El equipo descubrió que la formación de superóxido se ve favorecida por espacios en la estructura de la perovskita que normalmente son absorbidos por moléculas de yoduro. Aunque el yoduro es un componente del propio material de perovskita, hay defectos en los que falta el yoduro. Estos lugares vacíos se utilizan luego en la formación de superóxidos.

El equipo descubrió que dosificar el material con yoduro adicional después de la fabricación mejoraba la estabilidad, pero que una solución más permanente podría ser eliminar los defectos de yoduro.

Autor principal del nuevo estudio, Nicholas Aristidou del Departamento de Química de Imperial, dijo:"Después de identificar el papel de los defectos de yoduro en la generación de superóxido, pudimos mejorar con éxito la estabilidad del material llenando las vacantes con iones de yoduro adicionales. Esto abre una nueva forma de optimizar el material para una mayor estabilidad controlando el tipo y la densidad de los defectos presentes ".

El investigador principal, el Dr. Saif Haque, del Departamento de Química de Imperial, agregó:"Ahora hemos proporcionado una vía para comprender este proceso a escala atómica y permitir el diseño de dispositivos con una estabilidad mejorada".

Mejores soluciones

En la actualidad, la única forma de proteger las células de perovskita de la degradación por el aire y la luz es envolverlas en vidrio. Sin embargo, Las células solares de perovskita están hechas de material flexible diseñado para ser utilizado en una variedad de entornos, por lo que el revestimiento de vidrio limita severamente su función.

El Dr. Haque dijo:"El revestimiento de vidrio restringe el movimiento y agrega peso y costo a las células. Mejorar el material de la célula de perovskita en sí es la mejor solución".

El equipo espera probar a continuación la estabilidad de las células en entornos del mundo real. Las células estarían expuestas a una combinación de oxígeno y humedad, probar las células en escenarios más relevantes.