Los investigadores de la EPFL han superado con éxito un problema limitante al estabilizar la formulación de mejor rendimiento de las películas de perovskita de haluro metálico, un actor clave en una variedad de aplicaciones, incluidas las células solares.
Las perovskitas son una clase de materiales compuestos de materiales orgánicos unidos a un metal. Su fascinante estructura y propiedades han impulsado a las perovskitas a la vanguardia de la investigación de materiales, donde se estudian para su uso en una amplia gama de aplicaciones. Las perovskitas de halogenuros metálicos son especialmente populares y se están considerando para su uso en células solares, luces LED, láseres y fotodetectores.
Por ejemplo, la eficiencia de conversión de energía de las células solares de perovskita (de siglas en inglés PSC, que significan Perovskite Solar Cells) ha aumentado del 3,8% al 25,5% en solo diez años, superando a otras células solares de película delgada, incluido el silicio policristalino líder en el mercado.
Las perovskitas generalmente se fabrican mezclando y colocando en capas varios materiales sobre un sustrato conductor transparente, que produce películas delgadas y livianas. El proceso, conocido como “deposición química”, es sostenible y relativamente rentable.
Desde 2014, las perovskitas de haluros metálicos se fabrican mezclando cationes o haluros con formamidinio (FAPbI3). La razón es que esta receta da como resultado una alta eficiencia de conversión de energía en las células solares de perovskita. Pero al mismo tiempo, la fase más estable de FAPbI3 es fotoinactiva, lo que significa que no reacciona a la luz, lo contrario de lo que debería hacer un recolector de energía solar. Además, las células solares fabricadas con FAPbI3 muestran problemas de estabilidad a largo plazo.
Ahora, los investigadores dirigidos por Michael Grätzel y Anders Hafgeldt en EPFL, han desarrollado un método de deposición que supera los problemas de formamidinio mientras mantiene la alta conversión de las células solares de perovskita. El trabajo ha sido publicado en Science .
En el nuevo método, los materiales se tratan primero con un vapor de tiocianato de metilamonio (MASCN) o tiocianato de formamidinio FASCN. Este innovador ajuste convierte las películas de perovskita FAPbI3 fotoinactivas en las fotosensibles deseadas.
Los científicos utilizaron las nuevas películas FAPbI3 para fabricar células solares de perovskita. Las celdas mostraron más del 23% de eficiencia de conversión de energía y estabilidad térmica y operativa a largo plazo. También presentaban una pérdida de voltaje de circuito abierto baja (330 mV) y un voltaje de encendido de electroluminiscencia bajo (0,75 V).
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