Investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres han desarrollado un nuevo proceso de producción de materiales de perovskita estables para crear células solares más eficientes.

El silicio cristalino es el material más utilizado para las células solares. Sin embargo, en la última década, las células solares de perovskita, fabricadas con materiales de haluro metálico, han demostrado ser prometedoras para fabricar células solares más baratas y potencialmente más eficientes que el silicio.

Pero aunque las células solares de perovskita ya pueden competir en términos de eficiencia con las células solares basadas en el silicio más consolidadas, un reto clave que sigue sin resolverse es su inestabilidad química. Los materiales de perovskita son muy sensibles a la humedad, el oxígeno e incluso la luz, lo que significa que pueden degradarse rápidamente en el aire.

Un material de perovskita, la perovskita de formamidinio, podría ayudar a resolver este problema, ya que su estructura cristalina pura y de color negro, conocida como FAPbI3, es más estable químicamente que muchas otras perovskitas.

Sus propiedades ópticas también son mucho más adecuadas para absorber la luz y producir electricidad de forma eficiente en una célula solar que los materiales de perovskita existentes. Sin embargo, crear esta forma negra y estable del material es difícil, y a menudo puede formar una fase amarilla que no es adecuada para las células solares.

En el estudio, publicado en la revista Advanced Materials, los investigadores describen un nuevo proceso para crear FAPbI3. Uno de los problemas de la fabricación de FAPbI3 es que las altas temperaturas (150ºC) usadas pueden hacer que los cristales del material se «estiren», lo que favorece la fase amarilla.

Y aunque en algunos informes anteriores se han utilizado pequeñas cantidades de sustancias químicas adicionales para ayudar a formar FAPbI3 en estas condiciones, puede ser muy difícil controlar la uniformidad y las cantidades de estos aditivos cuando se fabrican células solares a muy gran escala, y aún se desconoce el impacto a largo plazo de su inclusión.

En cambio, el novedoso enfoque descrito en el estudio expone películas de FAPbI3 a un aerosol que contiene una mezcla de disolventes a una temperatura más baja (100ºC). Los investigadores descubrieron que podían formar FAPbI3 de fase negra muy estable después de sólo un minuto, en comparación con otros enfoques que pueden tardar unos 20 minutos. También demuestran que las temperaturas más bajas utilizadas ayudan a «relajar» los cristales dentro del material.

La perovskita de formamidinio puro podría producir células solares de perovskita más eficientes y estables que las fabricadas con otras perovskitas híbridas de uso común basadas en el metilamonio. Esto podría ser realmente importante para la comercialización de esta tecnología, sobre todo porque el proceso puede ampliarse fácilmente.

Dr. Joe Briscoe, Universidad Queen Mary

En este estudio, hemos demostrado un enfoque novedoso y más eficiente para crear perovskita de formamidinio negra pura y estable FAPbI3. Como nuestro proceso usa una estructura de célula solar de perovskita «invertida» y una temperatura de recocido más baja, esto también lo hace muy adecuado para fabricar células solares flexibles sobre plástico, lo que podría tener muchas aplicaciones, por ejemplo, en ropa y vehículos.

Dr. Joe Briscoe

Fuente: ecoinventos.com