Los investigadores de la City University of Hong Kong (CityU) han desarrollado una nueva célula solar de perovskita invertida que alcanza un 25,6% de eficiencia, lo que supone facilitar el camino para la comercialización de células solares de perovskita y un gran avance para la industria de la energía solar. En esta investigación se ha conseguido mejorar la estabilidad térmica de las células solares de perovskita a través de una monocapa auto ensamblada (SAM).
Según los investigadores estas células solares de perovskita son muy prometedoras en el panorama de la energía solar, conocidas por su impresionante eficiencia de conversión de energía. Sin embargo, tienen un inconveniente importante: la inestabilidad térmica, es decir, no suelen funcionar bien cuando se exponen a altas temperaturas.
El equipo de CityU ha diseñado un tipo único de monocapa auto ensamblada, o SAM para abreviar, y la ha anclado a una superficie de nanopartículas de óxido de níquel como capa de extracción de carga. Así han conseguido mejorar drásticamente la robustez térmica de las células.
Avance fundamental en la adaptación de células solares de perovskita
Al introducir una capa de extracción de carga térmicamente robusta, las celdas mejoradas conservan más del 90% de su eficiencia, con una tasa de eficiencia del 25,6%, incluso después de operar a altas temperaturas, alrededor de 65℃ durante más de 1.000 horas.
El equipo de CityU se ha centrado en la monocapa auto ensamblada (SAM), una parte esencial de estas células, y la ha imaginado como un escudo sensible al calor que necesitaba refuerzo. Descubrieron así que la exposición a altas temperaturas puede provocar la fractura de los enlaces químicos dentro de las moléculas SAM, lo que afecta negativamente el rendimiento del dispositivo. La solución fue similar a añadir una armadura resistente al calor: una capa de nanopartículas de óxido de níquel, coronada por un SAM, lograda mediante la integración de varios enfoques experimentales y cálculos teóricos.
Para contrarrestar este problema, el equipo de CityU introdujo una solución innovadora: anclar el SAM a una superficie de óxido de níquel inherentemente estable, mejorando así la energía de unión del SAM al sustrato. Además, sintetizaron una nueva molécula SAM propia, creando una molécula innovadora que promueve una extracción de carga más eficiente en dispositivos de perovskita.
El resultado principal de la investigación, según los investigadores, es la posible transformación del panorama de la energía solar. Al mejorar la estabilidad térmica de las células solares de perovskita a través de los nuevos SAM, el equipo ha sentado las bases para que estas células funcionen de manera más eficiente incluso en condiciones de alta temperatura.