Investigadores coreanos crean una celda solar de perovskita con una eficiencia récord

Las células solares de perovskita (PSC) son un tipo de célula solar emergente que utiliza un semiconductor cristalino de estructura de perovskita como capa fotoactiva para convertir la luz solar en electricidad.

Desde su descubrimiento en 2009, las PSC han experimentado una rápida mejora en su eficiencia, superando rápidamente a las células solares de silicio convencionales en términos de eficiencia de conversión de energía solar a electricidad.

Recientemente, un equipo de investigación liderado por el profesor Sang Il Seok, del Departamento de Energía e Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (UNIST), ha presentado un nuevo método y principio para controlar la cristalinidad de los semiconductores de capa fotoactiva de perovskita y ha desarrollado una tecnología para fabricar PSC de alta eficiencia.

Una eficiencia de conversión de récord

Como resultado de su trabajo, han logrado una eficiencia récord de 26,08 %, superando la eficiencia de las células solares de silicio.

Un logro que el Laboratorio Nacional de Energías Renovables ha reconocido como la mejor eficiencia del mundo y que se dio a conocer el 16 de febrero en la revista científica más prestigiosa del mundo, Nature.

«A través de este estudio, las células solares de perovskita con una eficiencia de más del 26 % pronto superarán la eficiencia de las células solares de silicio», señala el profesor Seok. «Este estudio es el punto de partida del viaje para lograr una eficiencia superior al 27 %».

El secreto detrás del éxito de las PSC radica en poder controlar la cristalización de la película delgada de perovskita. Los defectos internos en los cristales de las películas delgadas de perovskita tienen un impacto significativo en la eficiencia y la estabilidad a largo plazo de las células solares.

Por tanto, el control del proceso de generación de películas delgadas y la comprensión de los principios de este proceso son tecnologías clave que satisfacen la alta eficiencia y la estabilidad a largo plazo al mismo tiempo.

Cloruro de alquilamonio

En este estudio, se utilizó cloruro de alquilamonio (RACI) para controlar la cristalinidad de los semiconductores de capa fotoactiva de perovskita.

El RACI se descompone en la etapa de cristalización mientras se combina con componentes de perovskita, lo que permite controlar la tasa de volatilización del solvente durante el recubrimiento y el tratamiento térmico de la solución precursora de perovskita.

Como resultado, fue posible fabricar una película delgada de perovskita densa, con una superficie extremadamente plana y una buena cristalinidad que minimiza los defectos internos del cristal.

El equipo de investigación utilizó la línea de luz UNIST-PAL, del Laboratorio Acelerador de Pohang, para examinar el proceso de cristalización de la perovskita en tiempo real.

Esto les permitió estudiar cómo los aniones de haluro afectan a la cristalización de la perovskita y cómo pueden controlar el proceso de cristalización para maximizar la eficiencia de la célula solar.

Las células solares de perovskita aún tienen retos que superar

La eficiencia de las células solares de perovskita ha mejorado significativamente en los últimos años, pero todavía hay desafíos que deben superarse antes de que puedan competir con las células solares de silicio a gran escala.

Uno de los principales desafíos es la estabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita. Aunque las PSC pueden tener una alta eficiencia inicial, también pueden perder eficiencia con el tiempo debido a la degradación de los materiales y los efectos del ambiente.

Fuente | UNIST