Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de EE. UU. Crearon una célula solar de perovskita de alta eficiencia y ecológicamente estable, llevando la tecnología emergente un paso más cerca del despliegue comercial.
Durante la última década, las perovskitas se han convertido rápidamente en una tecnología prometedora, ahora con la capacidad de convertir aproximadamente el 23 por ciento de la luz solar en electricidad, pero aún se necesita trabajo para que los dispositivos sean lo suficientemente duraderos para su uso a largo plazo. Solar sin encapsular de NRELSegún una investigación publicada, una célula utilizada para pruebas que no tiene una barrera protectora como el vidrio entre las partes conductoras de la célula y los elementos, mantuvo el 94 por ciento de su eficiencia inicial después de 1,000 horas de uso continuo en condiciones ambientales.en Energía natural .
"Durante las pruebas, enfatizamos intencionalmente las células un poco más que las aplicaciones del mundo real en un esfuerzo por acelerar el envejecimiento", dijo Joseph Luther, quien junto con Joseph Berry dirigió el trabajo titulado "Interfaces personalizadas de células solares de perovskita sin encapsular para> 1000 horas de estabilidad operativa. "" Una célula solar en el campo solo funciona cuando sale el sol, por lo general. En este caso, incluso después de 1,000 horas seguidas de prueba, la célula pudo generar energía todo el tiempo ".
Si bien se necesitan más pruebas para demostrar que las células podrían sobrevivir durante 20 años, o más, en el campo la vida útil típica de los paneles solares, este estudio representa un punto de referencia importante para determinar que las células solares de perovskita son más estables de lo que se pensaba anteriormente.
El diseño típico de una célula solar de perovskita intercala la perovskita entre un material de transporte de agujeros, una película delgada de una molécula orgánica llamada spiro-OMeTAD que está dopada con iones de litio y una capa de transporte de electrones hecha de dióxido de titanio, o TiO2. Este tipode las células solares experimenta una caída casi inmediata del 20 por ciento en la eficiencia y luego disminuye constantemente a medida que se vuelve más inestable.
"Lo que estamos tratando de hacer es eliminar los enlaces más débiles en la célula solar", dijo Luther. Los investigadores teorizaron que reemplazar la capa de espiro-OMeTAD podría detener la caída inicial de la eficiencia en la célula. Los iones de litio dentro delLa película spiro-OMeTAD se mueve incontrolablemente a través del dispositivo y absorbe agua. El libre movimiento de los iones y la presencia de agua hace que las células se degraden. Se incorporó una nueva molécula, apodada EH44 y desarrollada por Alan Sellinger en la Colorado School of Mines.como reemplazo de spiro-OMeTAD porque repele el agua y no contiene litio. "Esos dos beneficios nos llevaron a creer que este material sería un mejor reemplazo", dijo Luther.
El uso de EH44 como la capa superior resolvió la posterior degradación más gradual pero no resolvió las disminuciones rápidas iniciales que se observaron en la eficiencia de la célula. Los investigadores probaron otro enfoque, esta vez intercambiando la capa inferior de TiO2 de la célula por una conóxido de estaño SnO2. Con EH44 y SnO2 en su lugar, así como reemplazos estables al material de perovskita y electrodos metálicos, la eficiencia de la célula solar se mantuvo estable. El experimento encontró que la nueva capa de SnO2 resolvió los problemas de composición química vistos en elcapa de perovskita cuando se deposita sobre la película original de TiO2.
"Este estudio revela cómo hacer que los dispositivos sean mucho más estables", dijo Luther. "Nos muestra que cada una de las capas de la célula puede desempeñar un papel importante en la degradación, no solo la capa activa de perovskita".
La financiación para la investigación provino de la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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