La estabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita aumentó significativamente

Las células solares de perovskita son económicas de fabricar y ofrecen una alta potencia por unidad de área. Sin embargo, hasta ahora no han sido lo suficientemente estables para un uso prolongado. Ahora, un equipo internacional liderado por el Prof. Dr. Antonio Abate ha aumentado drásticamente su estabilidad aplicando un novedoso recubrimiento a la interfaz entre la capa de perovskita y el contacto superior. Esto elevó la eficiencia a casi el 27 %, lo que se corresponde con el estado del arte actual. Esta alta eficiencia se mantuvo incluso después de 1200 horas de funcionamiento continuo. Equipos de investigación de China, Italia, Suiza y Alemania participaron en el estudio, publicado en Nature Photonics.

«Utilizamos un compuesto de flúor que se desliza entre la capa de perovskita y la capa de contacto de buckyballs ( _C60 ), formando una película casi monomolecular», explica Abate. Estas moléculas, similares al teflón, aíslan químicamente la capa de perovskita de la capa de contacto, lo que reduce los defectos y las pérdidas. Además, la capa intermedia aumenta la estabilidad estructural de ambas capas, pero especialmente de la capa de C60, haciéndola más uniforme y compacta. «Es como el efecto del teflón», afirma Abate. «La capa intermedia forma una barrera química que previene los defectos al tiempo que permite el transporte de carga».

Gran parte de la investigación experimental fue realizada por el primer autor, Guixiang Li, mientras era estudiante de doctorado en el equipo de Abate. Actualmente, Guixiang Li es profesor en la Universidad del Sudeste en Nanjing, China, y continúa la colaboración. Equipos de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) y del Imperial College de Londres también participaron en el estudio.

Con este método, las células solares de perovskita alcanzan una eficiencia del 27 % a escala de laboratorio, ligeramente superior al 26 % obtenido sin la capa intermedia. El aumento de la estabilidad es enorme: incluso tras 1200 horas de iluminación continua con una luz solar estándar, esta alta eficiencia se mantiene. «1200 horas equivalen a un año a la intemperie», subraya Abate. En la célula de comparación sin la capa de teflón, la eficiencia disminuyó un 20 % tras solo 300 horas. El recubrimiento también confiere a la célula solar una excepcional estabilidad térmica tras 1800 horas de envejecimiento a 85 °C y 200 ciclos de calentamiento y enfriamiento entre -40 °C y +85 °C. Las células solares de perovskita aquí presentadas tienen una estructura invertida (tipo pin), especialmente adecuada para su uso en células en tándem, por ejemplo, en combinación con células de silicio.

«La idea de utilizar moléculas similares al teflón para formar una capa intermedia me ha fascinado desde mi época de investigador postdoctoral en el laboratorio de Henry Snaith, pionero en el campo de los materiales de perovskita. En aquel entonces, en 2014, la eficiencia era solo del 15 % y disminuía significativamente en pocas horas. Hemos logrado un progreso enorme», afirma Abate. Estos resultados abren el camino a la próxima generación de dispositivos optoelectrónicos basados ​​en perovskita, altamente eficientes y estables.