Descubren la causa de la degradación prematura de las células solares de perovskita

Unos científicos han descubierto el motivo principal de que las células solares de perovskita, a las que se ha venido considerando muy prometedoras para la implantación definitiva de la energía solar a gran escala, se degradan con la exposición a la luz solar y sufren un desgaste prematuro con la consiguiente pérdida de eficiencia.

El hallazgo lo ha hecho un equipo internacional que incluye, entre otros, a Yang Yang, Shaun Tan y Tianyi Huang, los tres de la Escuela Henry Samueli de Ingeniería y Ciencia Aplicada de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) en Estados Unidos.

Las células solares de perovskita se caracterizan por poseer una estructura peculiar como la que tiene de manera natural el mineral denominado perovskita. Por sus características, que incluyen un bajo costo de fabricación y el poder ser extremadamente delgadas, estas células solares constituyen una alternativa muy prometedora a las células solares tradicionales de silicio.

Un tratamiento superficial habitual utilizado para eliminar defectos en las células solares de perovskita consiste en depositar una capa de iones orgánicos que hace que la superficie tenga una carga demasiado negativa. Los autores del estudio han constatado que, aunque el tratamiento ayuda al principio a mejorar la eficiencia de la conversión de energía de las células solares de perovskita, también crea involuntariamente una superficie que tiende a comportarse como una trampa potencial para los electrones portadores de energía.

Esta anomalía desestabiliza la disposición ordenada de los átomos. Ello conlleva que la eficiencia de las células solares de perovskita disminuya rápidamente con el paso del tiempo, lo que en última instancia las hace poco atractivas para su comercialización.

Célula solar ultradelgada de tipo perovskita, fabricada con el proceso mejorado de Yang y sus colegas. (Foto: Shaun Tan / UCLA)

Con este descubrimiento, Yang y sus colegas han hallado una forma de evitar la degradación a largo plazo de las células solares de perovskita. Se trata de compensar con iones de carga positiva la presencia de los de carga negativa. Este  cambio en el proceso de tratamiento de la superficie permite que esta sea más neutra y estable en cuanto al problema de la carga demasiado negativa, a la vez que elimina los defectos

El equipo probó la resistencia de sus nuevas células solares de perovskita en un laboratorio bajo condiciones de envejecimiento acelerado e iluminación diseñada para imitar la luz solar. Las células consiguieron mantener el 87% de su rendimiento original de conversión de luz solar en electricidad durante más de 2.000 horas. A modo de comparación, las células solares fabricadas sin la mejora cayeron hasta el 65% de su rendimiento original tras un periodo de prueba con la misma duración y condiciones.

Con este sencillo ajuste de fabricación es posible por tanto solucionar el problema de la degradación prematura, despejando el mayor obstáculo para la adopción generalizada de esta clase de células solares.

Yang y sus colegas exponen los detalles técnicos de su investigación en la revista académica Nature, bajo el título “Stability-limiting heterointerfaces of perovskite photovoltaics”. (Fuente: NCYT de Amazings)