Las células solares de perovskita son la estrella en ascenso en la energía fotovoltaica. Absorben la luz en casi todas las longitudes de onda visibles, tienen eficiencias de conversión de energía excepcionales que exceden el 20% en el laboratorio y son relativamente fáciles de fabricar. Entonces, ¿por qué las células solares de perovskita todavíaque se encuentran en la parte superior de nuestros techos: un problema es su costo total y otro es que las células solares de perovskita más baratas tienen una vida útil más corta. Interfaces de materiales avanzados por la Unidad de Materiales Energéticos y Ciencias de la Superficie de la Universidad de Graduados del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST, revela una causa para la corta vida útil de las células solares de perovskita con electrodos de plata.
Actualmente, el material de electrodo más común en las células solares de perovskita es el oro, que es extremadamente costoso. Una alternativa de bajo costo al oro es la plata, alrededor de 65 veces más barata. Para mantener el costo aún más bajo, el equipo quiere usar una solución-método procesado para fabricar las capas de la célula solar, en lugar de técnicas costosas basadas en vacío. El problema del uso de electrodos de plata y el método basado en solución es que la plata se corroe a los pocos días de la fabricación de la célula solar. La corrosión hace que el electrodo gireamarillo, y reduce la eficiencia de la célula. El equipo de OIST, encabezado por el profesor Yabing Qi, ha demostrado la causa de esta degradación y propuso una explicación.
Las células solares de perovskita se componen de un emparedado de capas que trabajan juntas para transformar la luz en electricidad. La luz es absorbida por el material de perovskita y estimula las excitaciones electrónicas, generando los llamados pares de electrones. En términos simples: cuando los electrones estánexcitados, "saltan y dejan agujeros atrás". Los electrones y agujeros excitados son transportados en direcciones opuestas por las capas adyacentes de las células solares, que comprenden una capa de dióxido de titanio de transporte de electrones, una capa de transporte de agujeros espiro-MeOTAD HTL, una capa de vidrio recubierta con un material conductor transparente y un electrodo superior plateado. Todo el mecanismo genera corriente, pero necesita el funcionamiento correcto de cada capa de la célula solar para funcionar de manera eficiente ". Si una capa falla, la totalidadla célula solar sufrirá ", explica Luis Ono, científico del personal y líder de grupo en la unidad del profesor Qi.
En este estudio, el equipo analizó la composición del electrodo de plata corroído e identificó la formación de yoduro de plata como la razón de la corrosión del electrodo. El cambio de color se debió a la oxidación de plata a yoduro de plata. También encontraron esa exposiciónal aire acelera la corrosión, en comparación con la exposición al gas de nitrógeno seco.
El equipo propuso un mecanismo para este daño: el yoduro de plata se forma porque las moléculas de gas del aire ambiente alcanzan el material de perovskita y lo degradan formando compuestos que contienen yodo. Estos compuestos que contienen yodo se difunden al electrodo de plata y lo corroen. La migración de ambosLas moléculas de aire y los compuestos que contienen yodo podrían pasar a través de pequeños orificios presentes en la capa de espiro-MeOTAD HTL ver animación. Zafer Hawash identificó hace unos meses los orificios presentes en la capa de espiro-MeOTAD HTL producidos con el método procesado en solución., estudiante de doctorado en el mismo laboratorio.
Reemplazar el oro con plata y usar el método de solución procesada es clave para reducir el costo de las células solares. El equipo de OIST cree que comprender el mecanismo de corrosión es el primer paso para aumentar la vida útil del electrodo. Ya que previene la formación de porosen la capa spiro-MeOTAD HTL es esencial para una vida útil de la célula más larga, el equipo también está trabajando en la producción de células solares sin agujeros con el método de solución de proceso, mientras que la producción de HTL sin agujeros con el método basado en vacío yapublicado por el mismo grupo. "Las células solares basadas en perovskita muestran potencial para uso comercial como la tecnología fotovoltaica de próxima generación. Nuestro objetivo es diseñar y fabricar módulos fotovoltaicos de gran área y bajo costo con una vida útil prolongada mediante el uso de HTL y encapsulación adecuadosmateriales ", explica Qi.
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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