Más eficiencia y durabilidad de las células solares de perovskita gracias a un nuevo diseño

Las células solares de perovskita se perfilan como una de las grandes promesas para el futuro de la energía solar. Más ligeras, flexibles y potencialmente más baratas que las actuales basadas en silicio, estas celdas fotoeléctricas aún se enfrentan a un reto importante: su baja estabilidad con el paso del tiempo.

A pesar de que este material cristalino lleva más de una década acaparando el interés de la comunidad científica, su alta degradación al exponerse a la radiación ultravioleta, entre otros factores, ha frenado su incursión en la industria fotovoltaica.

Una reciente investigación realizada por el grupo FQM-204 del Departamento de Química Física y Termodinámica Aplicada de la Universidad de Córdoba (UCO) en España, adscrito al Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente (IQUEMA) en España, y en la que también ha participado el Instituto Tecnológico de Georgia (Estados Unidos), ha logrado precisamente aumentar la eficiencia y la durabilidad de estas células solares, debido a una variación en la geometría molecular de uno de los compuestos que se incorporan en la celda fotovoltaica.

Según los resultados del trabajo, y tal y como indica su autora principal, Susana Ramos, la investigación ha logrado aumentar la eficiencia de la conversión solar en energía a un 20,7%, frente al 18,3% obtenido sin la incorporación de este nuevo compuesto. Además de ello, y lo que resulta aún más relevante, el rendimiento de la celda fotovoltaica sigue siendo prácticamente el mismo tras mil horas de exposición solar.

Susana Ramos (centro) con otros dos miembros del equipo de investigación. (Foto: UCO)

Un sutil ajuste geométrico

El estudio ha sido realizado a escala de laboratorio en células solares de pequeño tamaño (2,5 por 2,5 centímetros), empleando un simulador solar. Entre las distintas láminas de la estructura de tipo sándwich formada por capas de perovskita, el equipo de investigación ha incorporado una sustancia conocida como diamina, un compuesto en el que la comunidad científica lleva años trabajando por su capacidad para eliminar defectos superficiales, proteger la célula solar y prevenir su degradación.

Tal y como explica otro de los investigadores participantes, Gustavo de Miguel, una de las claves del trabajo ha sido un ajuste geométrico sutil pero determinante en la geometría de esta diamina, a la que se le ha conferido una nueva estructura con forma similar a la de un gancho que le permite anclarse con mayor firmeza y establecer interacciones más sólidas con las distintas capas de perovskita, garantizando así una mayor estabilidad y durabilidad de la célula solar.

El trabajo, realizado en el marco del proyecto europeo ‘Sunrey’, supone, de esta forma, un avance significativo frente a uno de los grandes retos a los que se enfrenta el sector de la energía fotovoltaica: garantizar que estas celdas puedan mantenerse intactas durante largos periodos de tiempo. Unas células solares que, debido a la flexibilidad de la perovskita, podrían abrir la puerta a nuevas aplicaciones como los techos de los coches eléctricos o las superficies curvas de los edificios, tal y como explica el investigador Luis Camacho.

No obstante, para que esto pueda materializarse a gran escala, y como sucede con cualquier tecnología en fase de desarrollo, será necesario superar antes un desafío clave: adaptar a la producción a escala industrial los prototipos construidos y probados en esta línea de investigación y desarrollo.

Susana Ramos y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Materials Today, bajo el título “Chelating diamine surface modifier enhances performance and stability of lead halide perovskite solar cells”. (Fuente: UCO)