Células solares de perovskitas de alta eficiencia mejoradas

Si bien la eficiencia de conversión de energía de las células solares de perovskita (PVSC) ya ha mejorado mucho en el último decenio, aún no se han superado los problemas de inestabilidad y el posible impacto ambiental. Recientemente, científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) han desarrollado un método novedoso que puede hacer frente simultáneamente a las fugas de plomo de las PVSC y al problema de la estabilidad sin comprometer la eficiencia, preparando el camino para la aplicación en la vida real de la tecnología fotovoltaica de las células de perovskita.

El equipo de investigación está codirigido por el profesor Alex Jen Kwan-yue, rector y catedrático de química y ciencia de los materiales de CityU, junto con el profesor Xu Zhengtao y el Dr. Zhu Zonglong del Departamento de Química. Los resultados de sus investigaciones se publicaron recientemente en la revista científica Nature Nanotechnology.

Actualmente, la mayor eficiencia de conversión de energía de las células solares PVSCs ha estado a la par de aquella de las células solares de última generación basadas en silicio. Sin embargo, las perovskitas utilizadas contienen un componente de plomo que suscita la preocupación de una posible contaminación ambiental. "A medida que la célula solar envejece, el plomo puede filtrarse a través de los dispositivos, por ejemplo, a través del agua de lluvia en el suelo, lo que supone una amenaza de toxicidad para el medio ambiente", explicó el profesor Jen, que es experto en las PVSC. "Para poner las PVSC en usos comerciales a gran escala, se requiere no solo una alta eficiencia de conversión de energía sino también una estabilidad del dispositivo a largo plazo y un impacto ambiental mínimo".

Un investigador prueba la función de las células solares. (City University of Hong Kong)

En colaboración con el Profesor Xu, cuya experiencia es la síntesis de materiales, el Profesor Jen y el Dr. Zhu dirigieron el equipo para superar los desafíos anteriores aplicando armazones metal-orgánicos bidimensionales (2D) a los PVSC. "Somos el primer equipo que fabrica simultáneamente dispositivos PVSC con una mínima fuga de plomo, una buena estabilidad a largo plazo y una alta eficiencia de conversión de energía", resumió el profesor Jen.

"Nuestros experimentos mostraron que el MOF utilizado como capa exterior del dispositivo PVSC capturó más del 80% de los iones de plomo filtrados de la perovskita degradada y formó complejos insolubles en agua que no contaminarían el suelo", explicó el profesor Jen. A diferencia de los métodos de encapsulamiento físico utilizados para reducir las fugas de plomo en otros estudios, esta absorción química in situ de plomo por el componente MOF integrado en el dispositivo resultó ser más eficaz y sostenible para aplicaciones prácticas a largo plazo.

Además, este material MOF podría proteger las perovskitas contra la humedad y el oxígeno manteniendo una alta eficiencia. (Fuente: NCYT Amazings)