Un grupo de investigación internacional ha mejorado la eficiencia de las células solares de perovskita mediante el uso de materiales con mejores propiedades de absorción de luz. Por primera vez, los investigadores utilizaron nanopartículas de silicio. Estas nanopartículas pueden atrapar la luz de una amplia gama de longitudes de onda cerca de la capa activa de la célula. Las partículas en sí mismas no absorben la luz y no interactúan con otros elementos de la batería, manteniendo así su estabilidad. La investigación fue publicada en Materiales ópticos avanzados .

Las células solares de perovskita se han vuelto muy populares en los últimos años. Este material híbrido permite a los científicos crear eficiente, y células solares fáciles de usar. El único problema es que el grosor de una capa de perovskita no debe exceder varios cientos de nanómetros, pero al mismo tiempo, la perovskita fina absorbe menos fotones incidentes.

Por esta razón, los científicos tenían que encontrar una manera de mejorar las propiedades de captación de luz de la capa de perovskita absorbente sin aumentar su grosor. Para hacer esto, los científicos utilizaron nanopartículas metálicas. Estas partículas permiten una mejor absorción de la luz debido a la excitación del plasmón superficial, pero tienen importantes inconvenientes. Por ejemplo, absorben algo de energía ellos mismos, calentando y dañando así la batería. Científicos de la Universidad ITMO, en colaboración con colegas de la Universidad Estatal de San Petersburgo, Italia y EE. UU., propuso utilizar nanopartículas de silicio para solucionar estos problemas.

"Las partículas dieléctricas no absorben la luz, para que no se calienten. Son químicamente inertes y no afectan la estabilidad de la batería. Además, siendo muy resonante, tales partículas pueden absorber más luz de una amplia gama de longitudes de onda. Debido a las características especiales de diseño, no dañan la estructura de las células. Estas ventajas nos permitieron mejorar la eficiencia de las células hasta casi un 19 por ciento. Hasta aquí, este es el resultado más conocido de este material de perovskita en particular con nanopartículas incorporadas, "dice Aleksandra Furasova, estudiante de posgrado en la Facultad de Física e Ingeniería de ITMO.

Según los científicos, esta es la primera investigación sobre el uso de nanopartículas de silicio para mejorar las propiedades de captación de luz de la capa superior absorbente. Las nanopartículas de silicio ya han superado a las plasmónicas. Los científicos esperan que un estudio más profundo de la interacción entre las nanopartículas y la luz, así como su aplicación en células solares de perovskita conducirá a mejores resultados.

"En nuestra investigación, utilizamos perovskita MAPbI3, lo que nos permitió estudiar en detalle cómo las nanopartículas de silicio resonantes afectan a las células solares de perovskitas. Ahora podemos intentar usar dichas partículas para otros tipos de perovskitas con mayor eficiencia y estabilidad. Aparte de eso, las propias nanopartículas pueden modificarse para mejorar sus propiedades ópticas y de transporte. Es importante señalar que las nanopartículas de silicio son muy económicas y fáciles de producir. Por lo tanto, este método se puede incorporar fácilmente en el proceso de producción de células solares, "comentó Sergey Makarov, jefe del Laboratorio de Nanofotónica y Optoelectrónica Híbridas de ITMO.