Las perovskitas de halogenuros metálicos han sido objeto de una intensa investigación durante la última década, debido al notable aumento de su rendimiento en dispositivos optoelectrónicos como las células solares o los diodos emisores de luz.
Los dispositivos más eficientes, fabricados en la llamada ‘arquitectura estándar’ comúnmente incluyen pasos de procesamiento realizados a alta temperatura, lo que aumenta su tiempo de recuperación de energía y limita la posibilidad de integrarlos en aplicaciones emergentes como la electrónica flexible y portátil.
Una arquitectura de dispositivo alternativa, denominada ‘arquitectura invertida’, elimina la necesidad de procesamiento a alta temperatura, pero generalmente conduce a una menor eficiencia fotovoltaica.
En un esfuerzo de colaboración conjunto entre la Universidad de Pavía (Italia) y la Technische Universität Dresden (Alemania), los investigadores han desarrollado un método novedoso para mejorar significativamente la eficiencia de las células solares de arquitectura invertida.
El método se basa en una modificación de las interfaces de la capa activa de perovskita mediante la introducción de pequeñas cantidades de sales de haluro orgánico tanto en la parte inferior como en la parte superior de la capa de perovskita.
Estas sales de haluro orgánico, típicamente utilizadas para la formación de perovskitas bidimensionales, condujeron a la supresión de defectos microestructurales y a la pasivación de los defectos de la capa de perovskita.
Con este enfoque, el equipo ha logrado una eficiencia de conversión de energía del 23,7%, la más alta informada hasta la fecha para una célula solar de perovskita de arquitectura invertida.
“Es importante destacar que la mejora en el rendimiento va acompañada de un aumento en la estabilidad del dispositivo”, dice la profesora Giulia Grancini, profesora asociada de química en la Universidad de Pavía.
Teniendo en cuenta que la estabilidad sigue siendo uno de los obstáculos clave para la comercialización de células solares de perovskita, la mejora simultánea de la eficiencia y la estabilidad es particularmente prometedora.
“El hecho de que nuestros dispositivos se fabriquen a bajas temperaturas de menos de 100 ° C y que nuestro enfoque sea totalmente aplicable a la fabricación de dispositivos de gran área nos acerca un paso más hacia la utilización a gran escala de células solares de perovskita”, agrega el Prof. Yana Vaynzof, presidente de Tecnologías Electrónicas Emergentes del Instituto de Física Aplicada y Materiales Fotónicos y del Centro de Electrónica Avanzada de Dresde (cfaed).
La eficiencia récord lograda por los investigadores lleva a las células solares de perovskita a nuevas fronteras.
Teniendo en cuenta la estabilidad mejorada y la escalabilidad del enfoque novedoso, es solo cuestión de tiempo hasta que las células solares de perovskita se puedan encontrar en cada tejado.
Referencia: Matteo Degani, Qingzhi An, Miguel Albaladejo-Siguan, Yvonne J. Hofstetter, Changsoon Cho, Fabian Paulus, Giulia Grancini, Yana Vaynzof. 23.7% Efficient inverted perovskite solar cells by dual interfacial modification. Science Advances, 2021; 7 (49) DOI: 10.1126/sciadv.abj7930