Incluso las células solares hechas de un material milagroso perfecto nunca podrían convertir el 100% de la luz solar en energía eléctrica. Esto se debe a que la potencia máxima teórica alcanzable está limitada por la posición de las bandas de energía de los electrones y por la radiación inevitablede fotones el límite termodinámico o de Shockley-Queisser. La eficiencia de conversión de potencia máxima para el silicio es, por ejemplo, de aproximadamente el 33%. Pero incluso este valor nunca se alcanzará. Esto se debe a defectos de varios tipos que causan la pérdida de algunos delos portadores de carga liberados por la luz solar. Por lo tanto, para alcanzar el valor máximo, es necesario investigar los diversos defectos en las células solares y determinar cuáles conducen a pérdidas y cómo.
Las capas absorbentes de perovskita organometálica se consideran una nueva clase de material particularmente emocionante para las células solares: en solo diez años, su eficiencia ha aumentado del tres por ciento a más del veinte por ciento, una increíble historia de éxito. Ahora un equipo encabezado por el profesorEl Dr. Dieter Neher de la Universidad de Potsdam y el Dr. Thomas Unold de HZB han logrado identificar los procesos decisivos de pérdida en las células solares de perovskita que limitan la eficiencia.
En ciertos defectos en la red cristalina de la capa de perovskita, los portadores de carga es decir, electrones y "agujeros" que acaban de ser liberados por la luz solar pueden recombinarse nuevamente y, por lo tanto, perderse. Pero si estos defectos se ubicaron preferentemente dentro de la capa de perovskita, o en su lugar, la interfaz entre la capa de perovskita y la capa de transporte no estaba clara hasta ahora.
Para determinar esto, los científicos emplearon técnicas de fotoluminiscencia con alta precisión, resolución espacial y temporal. Usando luz láser, excitaron la capa de perovskita de un centímetro cuadrado y detectaron dónde y cuándo el material emitía luz en respuesta a la excitación ".Este método de medición en nuestro laboratorio es tan preciso que podemos determinar el número exacto de fotones que se han emitido ", explica Unold. Y no solo eso, la energía de los fotones emitidos también se grabó y analizó con precisión utilizando una cámara CCD hiperespectral.
"De esta manera, pudimos calcular las pérdidas en cada punto de la celda y así determinar que los defectos más dañinos se encuentran en las interfaces entre la capa absorbente de perovskita y las capas de transporte de carga", informa Unold. Esto es importanteinformación para mejorar aún más las células solares de perovskita, por ejemplo, mediante capas intermedias que tienen un efecto positivo o mediante métodos de fabricación modificados.
Con la ayuda de estos hallazgos, el grupo dirigido por el Prof. Dr. Dieter Neher y el Dr. Martin Stolterfoht de la Universidad de Potsdam ha logrado reducir la recombinación interfacial y, por lo tanto, aumentar la eficiencia de las células solares de perovskita de 1 cm2 de tamaño a más del 20%.
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Materiales proporcionado por Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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