Las perovskitas son compuestos híbridos formados por haluros metálicos y componentes orgánicos. Muestran un gran potencial en una serie de aplicaciones, por ejemplo, luces LED, láseres y fotodetectores, pero su mayor contribución está en las células solares, donde están preparadas para superar en el mercado a sus homólogas de silicio.
Uno de los obstáculos a los que se enfrenta la comercialización de las células solares de perovskita es que su eficiencia de conversión de potencia y su estabilidad operativa descienden a medida que aumentan, lo que hace que sea un reto mantener un alto rendimiento en una célula solar completa.
El problema radica en parte en la capa de transporte de electrones de la célula, que garantiza que los electrones producidos cuando la célula absorbe la luz se transfieran eficazmente al electrodo del dispositivo. En las células solares de perovskita, la capa de transporte de electrones está hecha de dióxido de titanio mesoporoso, que muestra una baja movilidad de los electrones y también es susceptible de sufrir eventos fotocatalíticos adversos bajo la luz ultravioleta.
En una nueva publicación en Science, los científicos dirigidos por el profesor Michael Grätzel, de la EPFL, y el doctor Dong Suk Kim, del Instituto de Investigación Energética de Corea, han encontrado una forma innovadora de aumentar el rendimiento y mantenerlo a un alto nivel en las células solares de perovskita, incluso a gran escala. La idea innovadora fue sustituir la capa de transporte de electrones por una fina capa de puntos cuánticos.
Los puntos cuánticos son partículas de tamaño nanométrico que actúan como semiconductores y emiten luz de longitudes de onda (colores) específicas cuando se iluminan. Sus propiedades ópticas únicas hacen que los puntos cuánticos sean ideales para su uso en diversas aplicaciones ópticas, incluidos los dispositivos fotovoltaicos.
Los científicos sustituyeron la capa de transporte de electrones de dióxido de titanio de sus células de perovskita por una fina capa de puntos cuánticos de óxido de estaño (IV) estabilizados con ácido poliacrílico, y descubrieron que mejoraba la capacidad de captación de luz de los dispositivos, a la vez que suprimía la recombinación no radiativa, un fenómeno de pérdida de eficiencia que a veces se produce en la interfaz entre la capa de transporte de electrones y la capa de perovskita propiamente dicha.
Utilizando la capa de puntos cuánticos, los investigadores descubrieron que las células solares de perovskita de 0,08 centímetros cuadrados alcanzaban una eficiencia de conversión de potencia récord del 25,7% (certificada en 25,4%) y una gran estabilidad operativa, al tiempo que facilitaban el escalado. Al aumentar la superficie de las células solares hasta 1, 20 y 64 centímetros cuadrados, la eficiencia de conversión de energía fue del 23,3, 21,7 y 20,6% respectivamente.
Noticia tomada de: Science Daily / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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