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Científicos descubren la clave para mejorar la fiabilidad de las células solares de perovskita

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Investigadores de la Universidad de Brown descubren cómo mejorar la fiabilidad de las células solares de perovskita

Un equipo de Investigadores de la Universidad de Brown que se encuentra en Providence (Rhode Island, EE.UU.), ha descubierto la clave para mejorar la fiabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita.

Dichas células solares de perovskita cuentan con una mayor capacidad de absorción de diferentes tipos de ondas de luz, además de ser menos costosas que las de silicio, ya que a diferencia de estas, las de perovskita pueden fabricarse a temperatura ambiente.

Cada célula de perovskita contiene cinco o más capas distintas, cada una de las cuales desempeña una función diferente en el proceso de generación de electricidad. Al estar hechas de materiales diferentes, responden de forma distinta a las fuerzas externas, lo que puede desembocar en se expandan o se contraigan de forma no deseada, dando como resultado el desacople de las mismas.

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Y es en ese punto donde los científicos de la Universidad de Brown han conseguido realizar un gran descubrimiento, ya que han conseguido reforzar la interfaz más débil, la cual se encuentra entre la película de perovskita utilizada para absorber la luz y la capa de transporte de electrones, con monocapas autoensambladas (SAM) compuestas de un átomo de silicio y un átomo de yodo.

Además de conseguir reforzar la interfaz, la SAM también mejoró la eficiencia de la célula de perovskita, a lo que además hay que sumarle que es barata, por lo que se convierte en una solución realmente viable que puede reemplazar a las de silicio para los paneles solares.

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El estudio demostró que las células sin SAM conservaron el 80% de su eficiencia máxima durante unas 700 horas de pruebas, mientras que las células SAM seguían funcionando de forma correcta después de 1.300 horas de pruebas. Basándose en las pruebas, los investigadores prevén que la vida útil del 80% de eficiencia de las células SAM sea de unas 4.000 horas. El estudio publicado en Science, explica con detalle el proceso y los resultados obtenidos:

“Se utilizó la monocapa autoensamblada con yodo (I-SAM) en las células solares de perovskita (PSC) para lograr un aumento del 50% de la resistencia a la adhesión en la interfaz entre la capa de transporte de electrones (ETL) y la película delgada de perovskita de haluro para mejorar la fiabilidad mecánica.

El tratamiento con I-SAM también aumentó la eficiencia de conversión de energía del 20,2% al 21,4%, redujo la histéresis y mejoró la estabilidad operativa con un T80 proyectado (tiempo hasta el 80% de eficiencia inicial retenida) que aumentó de ~700 horas a 4000 horas bajo iluminación de 1 sol y con seguimiento continuo del punto de máxima potencia.

Las PSC con estabilidad operativa probada sin SAMs revelaron una extensa degradación morfológica irreversible en la interfaz ETL/perovskita, incluyendo la formación de huecos y delaminación, mientras que las PSCs con I-SAM mostraron una mínima acumulación de daños. Esta diferencia se atribuyó a una combinación de una disminución de los grupos hidroxilos en la interfaz y a la mayor tenacidad interfacial.”

Para continuar con su investigación y conseguir mejorar todavía más estas células, el Departamento de Energía de Estados Unidos les ha otorgado una subvención de 1,5 millones de dólares.

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