Lograr células solares de perovskita tan duraderas como las de silicio

Las células (celdas) solares basadas en compuestos del tipo conocido como perovskitas (por tener la estructura básica que tiene el mineral del que toman su nombre) son mucho más baratas de fabricar que las células solares de silicio, y además poseen mayor flexibilidad y otras ventajas. Desde la creación de las primeras en la última década, su eficiencia de conversión de energía ha aumentado de manera espectacular, hasta alcanzar valores superiores al 25%. Sin embargo, aunque se ha dedicado mucho esfuerzo en aumentar la eficiencia de conversión de energía, es muy poco el que se ha dedicado a resolver los problemas fundamentales que impiden que esa clase de materiales se utilicen de manera generalizada en aplicaciones comerciales...

En comparación con el silicio, las perovskitas pueden degradarse rápidamente bajo las condiciones ambientales a las que está expuesto habitualmente el silicio de las células solares convencionales. La exposición al calor y a la humedad provoca daños en las perovskitas y afecta negativamente al rendimiento de las células solares hechas de ellas.

Resolver estos problemas de estabilidad es el principal reto al que ahora se enfrentan las perovskitas para sustituir al silicio o bien para "potenciarlo" mediante una arquitectura en tándem, y ocupar el lugar que hoy en día acaparan las células solares de silicio convencionales en el panorama comercial de la energía fotovoltaica.

Ahora, un avance clave al respecto ha sido logrado por un equipo internacional integrado, entre otros, por Philippe Holzhey y Henry Snaith, ambos de la Universidad de Oxford en el Reino Unido, y Udo Bach, de la Universidad Monash en Australia así como del Centro de Excelencia en Ciencia de Excitones (Exciton Science), dependiente del Consejo de Investigación Australiano (ARC, por sus siglas en inglés).

Philippe Holzhey. (Foto: Exciton Science)

Este equipo ha demostrado una nueva forma de crear células solares de perovskita estables, con menos defectos y potencialmente capacitadas para rivalizar por fin con la durabilidad del silicio.

Al eliminar el disolvente dimetilsulfóxido e introducir cloruro de dimetilamonio como agente de cristalización, los investigadores pudieron controlar mejor las fases intermedias del proceso de cristalización de la perovskita, lo que dio lugar a películas finas de mayor calidad, con menos defectos y mayor estabilidad.

A continuación, grandes grupos de hasta 138 dispositivos de muestra se sometieron a un riguroso proceso de envejecimiento acelerado y pruebas a altas temperaturas y condiciones ambientales reales.

Las células solares de formamidinio-cesio de tipo perovskita creadas utilizando el nuevo proceso de síntesis superaron significativamente a las normales y demostraron resistencia a la degradación por calor, por humedad y por luz.

Este es un gran paso hacia la meta de conseguir células solares de perovskita que sean tan duraderas como las de silicio y cuesten menos que estas.

Holzhey y sus colegas exponen los detalles técnicos de su avance en la revista académica Nature Materials, bajo el título “Intermediate-phase engineering via dimethylammonium cation additive for stable perovskite solar cells”. (Fuente: NCYT de Amazings)